WO2005001091A1 - Probe set for detecting mutation and polymorphism in nucleic acid, dna array having the same immobilized thereon and method of detecting mutation and polymorphism in nucleic acid using the same - Google Patents

Probe set for detecting mutation and polymorphism in nucleic acid, dna array having the same immobilized thereon and method of detecting mutation and polymorphism in nucleic acid using the same Download PDF

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mutation
probe
base
probe set
nucleic acid
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PCT/JP2004/008496
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Hiroko Sakamoto
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Olympus Corporation
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    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
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    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/156Polymorphic or mutational markers

Definitions

  • a DNA array on which it is immobilized is immobilized
  • the present invention relates to a probe set for detecting a mutation or polymorphism of a nucleic acid, a DNA array having the same immobilized thereon, and a method for detecting a mutation or polymorphism using the same.
  • Nucleotide Polymorphism causes differences in drug susceptibility and in the prevalence of certain diseases in humans. It has also become clear that bacteria are correlated with drug resistance. Therefore, detecting mutations in the genomic nucleotide sequence can be used not only to diagnose diseases, but also to measure disease morbidity, predict individual susceptibility to drugs and side effects, and predict bacterial drug resistance. It is suggested that providing appropriate medical treatment to individuals, that is, the so-called order-made medical treatment is essential.
  • nucleotide sequence decoding method based on the Didoxy method and the Sanga method has been used as the most reliable method for detecting mutations in the nucleotide sequence.
  • These methods make it possible to determine not only the presence or absence of mutation but also the typing of mutation in the case of base substitution.
  • the number of mutation sites that can be detected in one reaction is limited to a range of several hundred bases consecutively on the genome.In particular, multiple SNPs scattered several hundred bases or more apart in the genome Is difficult to detect at the same time. Therefore, in the case of the above-described simultaneous analysis of mutations which requires simultaneous processing, there are difficulties in terms of simplicity and cost.
  • the DNA array is obtained by immobilizing various types of oligonucleotide probes on a carrier such as a silicon wafer or a slide glass to separate fractions, respectively.
  • a carrier such as a silicon wafer or a slide glass
  • the labeled sample nucleic acid is brought into contact with the DNA array to carry out an hybridization reaction with the probe, and the presence or absence and degree of the hybridization reaction in each fraction is determined from each fraction. It is measured by detecting and comparing signals, and is used to detect the presence or absence of a specific base sequence in the nucleic acid sample and its expression level.
  • DNA arrays can detect multiple SNPs located several hundred bases or more apart in the genome at the same time in parallel and in large quantities, so individual SNP detection, that is, mutation detection It can be used for analysis. Therefore, it is thought that the use of a DNA array for mutation analysis will contribute to the realization of the above-mentioned order-made medical treatment. However, there are still issues to be solved.
  • the first challenge in applying DNA arrays to the simultaneous analysis of multiple mutations is to develop a probe sequence design method to detect various sequences under the same conditions with a significant difference at the level of one base. It is to be.
  • Probes for simultaneously detecting various nucleotide sequence variations in the genome in a DNA array require various properties. For example, when multiple types of probes prepared to detect various different sequences are hybridized with the target nucleic acid corresponding to each probe, the optimal probe for each probe is used. The hybridization conditions are considered to have a certain extent. And there is usually a significant difference between the Tm's of the probes.
  • the probe When performing gene expression analysis on a DNA array, the probe If the region in the target sequence to be hybridized is selected in consideration of the Tm value of the probe within the target sequence, the Tm value can be adjusted to a relatively narrow range among various probes used on the same array. It is possible. However, in the case of mutation analysis, unlike in the case of expression level analysis, the necessity of preparing a probe that hybridizes to the region containing the mutation site to be analyzed requires flexibility in changing the Tm value. Is considered to be relatively low. Therefore, if measurements using probes with different Tm values are performed under the same conditions, a group of samples that will be measured outside the optimal condition range will be included in the DNA array. Therefore, data including false positive and false negative results may be obtained, which is not preferable.
  • the relationship between the probe and the detection region may be roughly classified into a perfect match and one base.
  • a mismatch it can be considered that there are a plurality of types (combinations) of mutations, if they are further classified. Therefore, it is important to distinguish at least a perfect match, a single-base mismatch, and a two-base mismatch, and if possible, it is desirable that the type of mutation can be clearly distinguished.
  • Probes used to detect SNPs in DNA arrays must meet these requirements.
  • the present invention is configured as described below in order to solve the above problems and achieve the object.
  • each probe for the target sequence depends on the type of the base of the mutation Y. It is preferable to have a universal base Z that forms a base pair with the base b of the mutation Y at a site corresponding to the mutation Y without performing the above.
  • the universal base Z is desirably selected from the group consisting of inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrol.
  • the probe set of the present invention includes, when there is a possibility that at least one mutation Y other than the mutation X may be contained in the target sequence, each probe for the target sequence is provided at a site corresponding to the mutation Y. It is also possible to form an aggregate of probe molecules containing any of the nucleotides of adenine, guanine, cytosine, and thymine at random (substantially the same amount).
  • the feature is that it is an aggregate of molecules.
  • 0 to 10 bases Is preferably present.
  • the probe set of the present invention has at least one probe in the above probe set in which a base complementary to the mutation X is at the center of the probe and other bases are completely complementary to the sequence of the target nucleic acid.
  • Detect probe and at least one probe (reference probe) having a sequence identical to that of the detect probe in a region where a mismatch occurs at the site corresponding to the mutation X described above and in the other region. It is characterized by the following.
  • the probe set of the present invention includes at least one probe (detector) in the above probe set which is used particularly when there is a possibility that at least one mutation Y other than the mutation X is contained in the target sequence.
  • A) a mismatch occurs at a site corresponding to the mutation X, and at least a mutation other than at least one mutation in the mutation Y or the mutation ⁇ ⁇ ( ⁇ to q )
  • One of the sites includes the universal base Z, and the other region comprises at least one probe (reference probe) having the same sequence as the detect probe.
  • the universal base Z is preferably inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrole.
  • Tm of each probe falls within a desired value V-10.
  • the DNA array of the present invention is one in which any of the above probe sets is immobilized.
  • the method for detecting a mutation or polymorphism in a target nucleic acid comprises the steps of: detecting a target on a solid-phased DNA array when any of the above probe sets does not include a set of a detector probe and a reference probe;
  • the nucleic acid is brought into contact under optimal conditions with the hybridization between each probe in the probe set and the target nucleic acid, the signal from each probe is quantified, and then, optionally, Either increase or decrease the temperature by +/- 10 ° C from the average Tm of the probe, and then further quantify the signal, or use any of the above probe sets Contains a set of a detector probe and a reference probe, the target nucleic acid is transferred between each probe in the probe set and the target nucleic acid on the solid-phased DNA array. Detection of mutations or polymorphisms in the target nucleic acid, by contacting the hybridization under optimal conditions and quantifying and comparing the signals from the detector probe and the reference probe. Is the way. Brief Description
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the thermal stability of a target nucleic acid-probe complex in a state of perfect match, single base mismatch, and two base mismatch at various temperatures under the same salt concentration condition.
  • FIG. 2 is a diagram showing the results of one example of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a probe set necessary for detecting two adjacent mutations using a conventional probe set.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a detection result when two adjacent mutant portions are actually detected using the conventional probe set of the type shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a probe set when two adjacent mutation sites are detected by the probe set of the present invention using a universal base.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a detection result in a case where two adjacent mutant portions are actually detected using the probe set of the present invention shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • nucleic acid refers to any of DNA, DNA including artificial nucleotides, RNA, and RNA including artificial nucleotides, PNA, and PNA including artificial nucleotides.
  • the probe set of the present invention is a probe set for detecting a mutation or polymorphism in a nucleotide sequence, and each probe in the probe set has an odd number of all bases N of the probe.
  • N 2 n + l, where n is a natural number; the same applies to the following
  • a base a complementary to the mutation X present in the target sequence is arranged; and the 5′-end sequence and the 3′-end sequence of the base a complementary to the mutation X are both It is characterized by including a sequence that is completely complementary to the target sequence.
  • the target nucleic acid contains no mutation, resulting in a single base mismatch. They can be in a relationship. This is the case when the mutation X, which was assumed to be complementary to the base a in the probe, is actually a wild type, and as a result, a mismatch occurs in that portion, or This is because there is a possibility that the mutations are different.
  • a probe that perfectly matches the wild-type sequence or a probe that perfectly matches a base that is neither wild-type nor mutant X should be included in the probe set in advance. A positive reaction will result in any of these probes. As a result, it is determined whether or not the site includes the mutation X, a mutation other than the mutation X, or a wild type.
  • a probe set including a detection probe and a reference probe may be used.
  • the probe set of this embodiment includes at least one of the above probe sets. 1 probe (detector probe) and at least one probe (reference probe) having a mismatch at a site corresponding to the mutation X and having the same sequence as the detectable probe in the other region. Consisting of The detect probe contains a base a complementary to the mutation X. For example, if this is a guanine (G) base, the corresponding base of the reference probe is at least one of (:, T, ⁇ ). And preferably a probe set in which all of these are set in triplicate.
  • each probe in the probe set of the present embodiment is preferably used in a relationship between the target nucleic acid and the probe where a perfect match or a single base mismatch is assumed, but may include a separate mutation in some cases. It is possible to use it in the state where it is out of the way. In such an embodiment, at least three relationships of a perfect match, a single base mismatch, and a two base mismatch are possible.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the thermal stability of a target nucleic acid-probe complex in a state of perfect match, single base mismatch, and two base mismatch at various temperatures under the same salt concentration condition.
  • the thermostability of probe-target nucleic acid complexes is higher for perfect matches than for incomplete matches (single- and double-base mismatches), but there is a large difference in temperature .
  • the temperature when the temperature is in the region of b, it can be seen that the perfect match and the incomplete match can be easily distinguished by the difference in the duplex formation rate.
  • the distance between the solid line and the dotted line is not only longer than in the temperature regions a and c, but also the perfect match and the single base mismatch. It can be seen that a significant difference may occur between the difference between the 1-base mismatch and the 2-base mismatch.
  • the duplex formation rate is significantly different, which can be identified as a significant difference in signal intensity from the DNA array. This means that a perfect match can be distinguished from a single base mismatch.
  • Tfl it is difficult to discriminate between a one-base mismatch and a two-base mismatch (substantially difficult or large uncertainty).
  • SEQ ID NO: 1 in Table 1 shows the wild-type sequence of the target nucleic acid to be detected
  • SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3 show the single nucleotide variant including mutation X and mutation Y, respectively. Is shown.
  • Mutation X is a mutation in which the base in the wild type was changed to G
  • mutation Y is a mutation in which the base in the wild type was changed to A in T.
  • sequences described in SEQ ID NOs: 4 to 7 are a set of probes for detecting mutation X.
  • the sequence described in SEQ ID NO: 4 is a probe that perfectly matches the mutation X
  • SEQ ID NOs: 5 to 7 are single nucleotide mismatches with the target nucleic acid. Among them, the sequence shown in SEQ ID NO: 5 does not contain the mutation X, and matches perfectly when it is a wild type.
  • sequences described in SEQ ID NOS: 8 to 11 are a set of probes for detecting the mutation Y.
  • the sequence described in SEQ ID NO: 8 is a probe that perfectly matches the mutation Y.
  • SEQ ID NOS: 9 to 11 are single-base mismatches with the target nucleic acid. Among them, the sequence shown in SEQ ID NO: 9 contains mutation Y. It is a perfect match if it is wild type.
  • the relationship between the target nucleic acid and these probe sets is either a perfect match or an incomplete match, and in the case of an incomplete match, one more base There may be a mismatch and a two-base mismatch.
  • sample A it is a mutant containing mutation X but not containing mutation Y, that is, a wild type.
  • sample B is a mutant containing mutation X, but is a sample containing mutation Y in one sequence.
  • sample A the relationship between the target nucleic acid and the probe is limited to a perfect match and a single-base mismatch. If so, mutation analysis is achieved.
  • sample B the relationship between the target nucleic acid and the probe is not a perfect match, but may be a one-base mismatch or a two-base mismatch.
  • the measurement conditions suitable for discriminating between a perfect match and a single-base mismatch are not necessarily the measurement conditions suitable for discriminating between a single-base mismatch and a two-base mismatch. It can be understood that it is difficult to perform the procedure accurately on the DNA array under the same conditions.
  • the length of g is longer than the length of e, and the length of f is also large enough. Therefore, even if two mutations are contained in the target nucleic acid as a result, if the measurement temperature is slightly changed as much as possible using a probe set consisting of a detector probe and a reference probe, a perfect match and one base It is possible to distinguish not only between mismatches, but also between 1-base mismatches and 2-base mismatches.
  • the probe set of the present invention does not contain the expected mutation, and further contains the unexpected mutation at another site, that is, it contains two convenient mutations. Is also potentially available. However, it is already known whether mutation Y is expected to be contained at a site separate from mutation X. In such a case, it is more desirable to respond by the following means.
  • the present invention relates to the above-described probe set, wherein when there is a possibility that at least one mutation Y other than the mutation X may be contained in the target sequence,
  • One base is the base of the mutation Y without depending on the type of the base of the mutation Y! )
  • a universal base Z that forms a base pair with the mutation Y at the site corresponding to the mutation Y.
  • the universal base Z can be used in a site corresponding to the mutation Y in the detect probe and the reference probe.
  • the use of universal bases makes it possible to accurately and reliably detect mutations in bases that should be detected without being affected by mutations existing in bases other than the base portion that is originally intended to be detected. Can be detected.
  • the thermodynamic stability of the duplex is slightly lower than when the base pair is formed. However, this is more stable than when non-specific binding occurs, resulting in the substantial absence of two base mismatches and only the difference between a perfect match and one base mismatch. Only needs to be detected.
  • the universal base is a base that can replace a normal base (adenine, guanine, cytosine, thymine, and peracil) in a nucleic acid sequence, is a base that is complementary to any base, and is adjacent to both bases (or If the universal base is at the end of the sequence, the second base from the end does not significantly destabilize the base pair that forms with the corresponding nucleic acid, and Is a base that does not destroy, and retains the biochemical function of the entire sequence containing it. Therefore, the universal base is almost equally stable even when adenine, guanine, cytosine, thymine, and peracil are contained at the corresponding position in the target sequence to which the sequence containing the universal base hybridizes.
  • adenine, guanine, cytosine, thymine, and peracil are contained at the corresponding position in the target sequence to which the sequence containing the universal base hybridizes.
  • a sequence that forms a chemical bond between them and contains the universal base can serve as a substrate for various modifying enzymes (kinases, ligases, etc.).
  • Specific examples of the universal base include, for example, those selected from the group consisting of inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrole.
  • the compound other than these compounds satisfies the above requirements, it can be used as a universal base in the same manner.
  • a universal base in the present invention is also advantageous in terms of the number of probes required for mutation or polymorphism analysis.
  • a total of 16 types of probes were required as shown in Figure 3.
  • A, T, G, and C are assigned to a position corresponding to mutation X and a position corresponding to mutation Y, respectively, for a target nucleic acid in which mutation X is G and mutation Y is C.
  • a total of 16 types of probes are prepared.
  • Figure 4 shows an example of the results of an experiment performed using such a probe set.
  • the Tm value of each probe will vary, and a probe that perfectly matches both mutation X and mutation Y will be targeted.
  • the signal from the hybrid formed with the nucleic acid is not always the maximum. As a result, errors may occur in mutation analysis.
  • the UNIVA-Sal base Z can be selected from the group consisting of inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrol.
  • probe, the mutation Y, or ⁇ in at least a portion corresponding to one of ([rho Bok q), adenine, Guanin, pro one moistened randomly even cytosine, and any nucleotide Chi Minh In the assembly of molecules
  • probe, the mutation Y, or ⁇ in at least a portion corresponding to one of ([rho Bok q), adenine, Guanin, pro one moistened randomly even cytosine, and any nucleotide Chi Minh In the assembly of molecules
  • probe molecules contain adenine, guanine, cytosine, and thymine randomly, that is, in amounts that are not statistically significantly different, any of the probe molecular species is It will hybridize specifically at the site and be detected.
  • the present invention is considered to exert its effect sufficiently when two or more mutations are close to the center of the probe, which is more difficult with the conventional technology.
  • the present invention is applied when the number of bases is 10 or less. It is particularly effective when the number of bases is 5 or less, and more effective when the number is 3 bases or less.
  • the Tm of each probe in the set is within the desired range of +/- 10 ° C.
  • the above-described probe set of the present invention is immobilized.
  • the DNA array used in the examples of the present invention is for a case where a probe is immobilized on a substrate and the type of the probe is specified by its position.
  • the DNA array may be used in the mutation or polymorphism detection method of the present invention as long as the DNA array has a configuration capable of detecting a hybridization reaction in a state where a plurality of types of probes can be identified. It is possible. Therefore, in the present invention, the DNA array is not particularly limited as long as the probe is immobilized on a substrate, and examples thereof include glass, silicon wafers, various porous substrates, gels, and microtiter plates.
  • a probe is immobilized on a substrate such as beads or beads.
  • a substrate such as beads or beads.
  • all of these are called a DNA array.
  • a probe having a three-dimensional structure for immobilizing the probe, because the detection sensitivity is increased.
  • DNA chips using various porous substrates, gels, beads, etc. as substrates can immobilize more probes than 2D substrates, so the concentration of the target substance in the sample solution is lower. Even in this case, detection is possible, so that a small amount of a sample may be used, which is preferable in that the burden on the subject is reduced.
  • the Tm value of a probe for detecting and discriminating those sequences at a single base level significantly is significant.
  • the value of n that defines the total number of bases of the probe is set within the range of 5 to 18, so that the Tm value of each probe can be adjusted by this adjustment. It becomes possible.
  • the Tm value of all the probes in the probe set to be immobilized on the DNA array be within a desired value range of +/- 10 ° C. . If the Tm values of all probes fall within this range, the hybridization conditions for each probe will be essentially the same. It can be said that the matter is optimal.
  • the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in Table 4 shows the wild-type sequence of the target nucleic acid to be detected
  • SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3 show the single nucleotide variant including mutation X and mutation Y, respectively. Is shown.
  • Mutation X is a mutation in which the base in the wild type was changed to G
  • mutation Y is a mutation in which the base in the wild type was changed to A in T.
  • the sequences described in SEQ ID NOS: 15 to 18 in Table 4 are a set of probes for detecting mutation X.
  • the sequence described in SEQ ID NO: 15 is a probe that perfectly matches the mutation X, and SEQ ID NOs: 16 to 18 have a single-base mismatch with the target nucleic acid.
  • the sequence shown in SEQ ID NO: 16 does not include the mutation X and is a perfect match when it is a wild type.
  • a universal site at the position 2 ' Contains base.
  • the universal base can be any of inosine, 5-nitroindole, or 3-nitropyrrole.
  • sequences described in SEQ ID NOs: 19 to 22 in Table 4 are a set of probes for detecting the mutation Y.
  • the sequence described in SEQ ID NO: 19 is a probe that perfectly matches the mutation Y.
  • SEQ ID NOs: 20 to 22 are single-base mismatches with the target nucleic acid. Among them, the sequence shown in SEQ ID NO: 20 does not include the mutation Y and perfectly matches when it is a wild type. In these probes, the universal base is contained in the site from the 2nd base 3 ′ of the mutation Y.
  • the relationship between the target nucleic acid and these probe sets is either a perfect match or a single base mismatch, and there is no two base mismatch.
  • sample C it is a mutant containing mutation X but not containing mutation ⁇ , that is, a wild type.
  • the sample D is a mutant containing both the mutation X and the mutation ⁇ .
  • the signal can be quantitatively measured. If the measurement is performed under the optimal conditions for perfect match, the signal derived from the perfect match probe is significantly stronger than the signal derived from the imperfect match probe, so that mutation analysis can be performed.
  • two adjacent mutations can be analyzed under the same conditions (see SEQ ID NOS: 1 to 3 in Table 4).
  • the method for producing the probe set of the present invention may use a technique known in the art. In preparation, it is only necessary to introduce an appropriate base ( ⁇ ; ⁇ ; G; C; universal base; or a random assembly of A, T, G, C) into a site corresponding to the mutation in the target nucleic acid. Any technique known in the technical field may be used for immobilization to the DNA array.
  • the probe set is immobilized on a solid phase.
  • the target nucleic acid is brought into contact with the DNA array under the optimal conditions for hybridization between each probe in the probe set and the target nucleic acid, and the signal from each probe is quantified. Thereafter, the temperature can be arbitrarily increased or decreased by +/ ⁇ 10 ° C. from the Tm average value of the probes in the probe set, and the signal is further quantified.
  • the optimal conditions for hybridization can be determined based on the Tm value of each probe in the probe set, and the value of n, which defines the total number of bases in the probe, is within the range of 5 to 18. Therefore, the Tm value of each probe is concentrated in a very narrow range, does not include the mutation X that was originally expected, and the DNA array has a single-base mismatch and a two-base mismatch. If the need arises, the signal can be re-measured by raising or lowering the temperature within a very narrow range of +/- 10 ° C from the T m value.
  • the target nucleic acid is applied to a DNA array having a probe set immobilized thereon.
  • the hybridization can be carried out by contacting the hybridization between each probe in a set and the target nucleic acid under optimal conditions, and quantifying and comparing signals from the detect probe and the reference probe, respectively.
  • the presence or absence of a single nucleotide mutation (AT £ ⁇ AT) in the third base pair of the exon 2 of the repressor gene P53 3 was determined by the two types of cultured cells, namely the human lymphoblastoid cell lines WTK1 and TK6. An attempt was made to detect the type.
  • WTK1 has a single-base mutation (AT ⁇ ATA) at the third base pair of exon 237 codon p53 of tumor suppressor gene p53, whereas TK6 is normal (AT: wild-type).
  • Table 7 Keys used in the examples
  • Genomic DNAs were prepared from two cell lines, WTK1 and TK6, respectively.
  • a genomic DNA extraction kit from Qiagen was used for the preparation.
  • each of the prepared genomic DNAs was designated as type III, and a DNA fragment consisting of 98 bases in full length including a mutation site as shown in SEQ ID NO: 28 in the center was amplified by PCR using a terminal fluorescent labeling primer.
  • the terminal fluorescence-labeled PCR product consisting of 98 bases including the mutation site, prepared for WTK1 and TK6 cell lines, was used at a salt concentration of 2XSSPE and a temperature of 55 nC.
  • the hybridization reaction was performed under the following conditions.
  • the resulting hybridization image is shown in FIG.
  • probe spots indicated as G, C, A, and T have solid-phased reference probe 1, reference probe 3, detect probe, and reference probe 2, respectively.
  • target nucleic acids from wild-type ⁇ 6 strains were isolated.
  • the fluorescence signal brightness of the reference probe 1 was the highest, while when the target nucleic acid derived from the WTK1 strain having a single nucleotide mutation (AT ⁇ ATA) was hybridized, the Because the fluorescence signal brightness was highest, TK6! 5) It was possible to clearly detect the wild type at the 7th exon 23 7 bases, and that the WTK1 had an AT ⁇ ATA mutation.
  • the present invention provides a probe set that enables accurate detection of mutations in various nucleic acid sequences to be analyzed under the same conditions, and a mutation detection method using the same.
  • the present invention particularly provides a probe set that can clearly identify a plurality of mutations even when they are present in close proximity in a target nucleic acid.

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Abstract

It is intended to provide a probe set whereby a mutation in various sequences can be detected by a difference at the single nucleotide level with showing a significant difference in a DNA array under the same conditions. Namely, a probe set wherein a site corresponding to the mutation to be detected is located at the center of a probe, sequences completely identical with the target nucleic acid to be detected are provided on both ends thereof and universal base(s) are optionally provided in the completely identical sequences.

Description

明細書 核酸の変異及び多型の検出用プローブセット、  Description Nucleic acid mutation and polymorphism detection probe set,
それを固相化した DN Aアレイ、  A DNA array on which it is immobilized,
並びにそれらを用いた変異及び多型の検出方法 技術分野  And methods for detecting mutations and polymorphisms using them
本発明は、 核酸の変異又は多型の検出用プローブセット、 それを固相化し た DNAアレイ、 及びそれらを用いた変異又は多型の検出方法に関する。 背景技術  The present invention relates to a probe set for detecting a mutation or polymorphism of a nucleic acid, a DNA array having the same immobilized thereon, and a method for detecting a mutation or polymorphism using the same. Background art
ゲノム上の特定の遺伝子の塩基配列の変異は、 当該遺伝子がコードする蛋白質 の構造や発現量を変化させ、 癌をはじめとする種々の疾患の原因となることが知 られている。 さらに近年、 ゲノム上である頻度で散在する 1塩基多型 (Single It is known that mutations in the nucleotide sequence of a specific gene on the genome change the structure and expression level of the protein encoded by the gene and cause various diseases such as cancer. More recently, single nucleotide polymorphisms (Single
Nucleotide Polymorphism; SNPs) が、 ヒトにおいては薬剤感受性の違いや、 ある疾患に対する罹患率の違いを引き起こすことが明らかになつてきた。 また細 菌においては、 薬剤耐性などと相関することも明らかになつてきた。 ゆえに、 ゲ ノム上の塩基配列の変異を検出することは、 疾患の診断のみならず、 疾患の罹患 率 測、 個人の薬剤に対する感受性や副作用の予測、 そして細菌の薬剤耐性の予 測を可能とすることが示唆されており、 個々人に適切な医療を施す、 いわゆるォ ーダーメード医療の実現に不可欠と考えられている。 It has become clear that Nucleotide Polymorphism (SNPs) causes differences in drug susceptibility and in the prevalence of certain diseases in humans. It has also become clear that bacteria are correlated with drug resistance. Therefore, detecting mutations in the genomic nucleotide sequence can be used not only to diagnose diseases, but also to measure disease morbidity, predict individual susceptibility to drugs and side effects, and predict bacterial drug resistance. It is suggested that providing appropriate medical treatment to individuals, that is, the so-called order-made medical treatment is essential.
例えば、 ヒトゲノム上にはこのょゔな SNP部位が、 ゲノム全域にわたって数 百塩基に 1個の頻度で存在することが明らかになってきている。 これら SNPの 情報が実際の医療に応用されるためには、 個々人についてなるべく多数の SNP 部位を、 精度よく、 簡便かつ低コストで検出することを可能にする技術が必要で ある。  For example, it has become clear that such SNP sites exist on the human genome at a frequency of one in hundreds of bases throughout the genome. In order for the information of these SNPs to be applied to actual medical treatment, a technology that enables accurate, simple, and low-cost detection of as many SNP sites as possible for each individual is required.
従来より塩基配列の変異の検出の最も確実な手法として、 ダイデォキシ法ゃサ ンガ一法に基づく塩基配列の解読手法が用いられている。 これらの手法は、 変異 の有無だけでなく、 塩基置換の場合は変異のタイピングを判断することを可能に し、 更に塩基の欠失や挿入までを高精度に判断することが可能な手法である。 し かし 1回の反応で検出できる変異部位は、 ゲノム上の連続した数百塩基の範囲内 に限られており、 特に、 ゲノム上で数百塩基以上離れた位置に散在する複数箇所 の S N Pを同時に検出することは困難である。 従って、 同時処理が要求される、 上述の変異の同時解析の場合には簡便性及びコストの面で難点がある。 Conventionally, a nucleotide sequence decoding method based on the Didoxy method and the Sanga method has been used as the most reliable method for detecting mutations in the nucleotide sequence. These methods make it possible to determine not only the presence or absence of mutation but also the typing of mutation in the case of base substitution. However, it is a technique that can determine even deletion or insertion of a base with high accuracy. However, the number of mutation sites that can be detected in one reaction is limited to a range of several hundred bases consecutively on the genome.In particular, multiple SNPs scattered several hundred bases or more apart in the genome Is difficult to detect at the same time. Therefore, in the case of the above-described simultaneous analysis of mutations which requires simultaneous processing, there are difficulties in terms of simplicity and cost.
近年、 このようなゲノム上の広範な部位に散在する塩基配列を、 同時並行して 検出する手段として D N Aアレイ (又は D N Aチップ) と呼ばれる技術が注目さ れている。 D N Aアレイとは、 シリコンウェハやスライドガラス等の担体に多種 類のオリゴヌクレオチドプローブをそれぞれ個別の分画に多種類固相化したもの である。 一定条件下で標識済試料核酸を D N Aアレイに接触させてプローブとの 間で八ィブリダイゼーシヨン反応を行い、 個々の分画におけるハイブリダィゼ一 シヨン反応の有無および程度を、 各分画からのシグナルを検出して比較すること によって測定し、 当該核酸試料中の特定の塩基配列の有無や、 その発現量を検出 するために利用されている。  In recent years, a technique called a DNA array (or a DNA chip) has attracted attention as a means for detecting base sequences scattered in such a wide range of genomes simultaneously and in parallel. The DNA array is obtained by immobilizing various types of oligonucleotide probes on a carrier such as a silicon wafer or a slide glass to separate fractions, respectively. Under a certain condition, the labeled sample nucleic acid is brought into contact with the DNA array to carry out an hybridization reaction with the probe, and the presence or absence and degree of the hybridization reaction in each fraction is determined from each fraction. It is measured by detecting and comparing signals, and is used to detect the presence or absence of a specific base sequence in the nucleic acid sample and its expression level.
D N Aアレイは、 原理上、 ゲノム上にて数百塩基以上離れた位置に存在する複 数の S N Pを同時に並行して大量に検出することが可能であるため、 個々人の S N Pの検出、 即ち変異の解析に用いることが可能である。 よって変異解析に D N Aアレイが用いられれば、 上述のオーダーメ一ド医療の実現に寄与すると考えら れている。 しかしながら、 そのためには依然として解決すべき課題があるのが実 情である。  In principle, DNA arrays can detect multiple SNPs located several hundred bases or more apart in the genome at the same time in parallel and in large quantities, so individual SNP detection, that is, mutation detection It can be used for analysis. Therefore, it is thought that the use of a DNA array for mutation analysis will contribute to the realization of the above-mentioned order-made medical treatment. However, there are still issues to be solved.
D N Aアレイを複数変異の同時解析に適用するための第 1の課題は、 種々の配 列を同一条件下で、 1塩基レベルの違いで有意な差で検出するためのプローブ配 列設計方法を開発することである。 ゲノム上の多種類の塩基配列変異を D N Aァ レイにおいて同時に検出する場合のプローブには、 様々な性質が要求される。 例 えば種々の異なる配列を検出するために調製された複数種類のプローブと、 各プ ローブに対応している標的核酸とのハイブリダィゼ一ションを行う場合には、 そ れぞれのプローブに最適のハイブリダィゼーシヨン条件には一定の広がりがある と考えられる。 そして、 プローブの Tm同士に有意な差が存在するのが普通であ る。 D N Aアレイにおいて遺伝子の発現量解析を行う場合ならば、 プローブがハ ィブリダイズする標的配列中の領域を、 当該標的配列内においてプローブの T m 値を考慮しつつ選択すれば、 同一アレイ上で使用する種々のプローブ間で T m値 を比較的狭い範囲にそろえることが可能である。 しかし、 変異赫析の場合には発 現量解析の場合とは異なり、 解析しょうとする変異部位を含んだ領域に対してハ ィブリダイズするプローブを作製する必要性から、 Tm値の変更の自由度は相対 的に低いと考えられる。 そのため、 Tm値の異なるプローブを使った測定を同一 の条件で行った場合には、 最適の条件範囲外で測定を行ってしまうことになる試 料群が D N Aアレイに含まれることになる。 従って擬陽性、 擬陰性の結果を含む データを取得してしまうおそれがあり、 好ましくない。 The first challenge in applying DNA arrays to the simultaneous analysis of multiple mutations is to develop a probe sequence design method to detect various sequences under the same conditions with a significant difference at the level of one base. It is to be. Probes for simultaneously detecting various nucleotide sequence variations in the genome in a DNA array require various properties. For example, when multiple types of probes prepared to detect various different sequences are hybridized with the target nucleic acid corresponding to each probe, the optimal probe for each probe is used. The hybridization conditions are considered to have a certain extent. And there is usually a significant difference between the Tm's of the probes. When performing gene expression analysis on a DNA array, the probe If the region in the target sequence to be hybridized is selected in consideration of the Tm value of the probe within the target sequence, the Tm value can be adjusted to a relatively narrow range among various probes used on the same array. It is possible. However, in the case of mutation analysis, unlike in the case of expression level analysis, the necessity of preparing a probe that hybridizes to the region containing the mutation site to be analyzed requires flexibility in changing the Tm value. Is considered to be relatively low. Therefore, if measurements using probes with different Tm values are performed under the same conditions, a group of samples that will be measured outside the optimal condition range will be included in the DNA array. Therefore, data including false positive and false negative results may be obtained, which is not preferable.
更に同一の検出領域であっても、 複数の変異部位、 例えば二つの変異部立が含 まれている場合には、 プローブと検出領域との間の関係には、 大きく分類すると 完全マッチ、 1塩基ミスマッチ、 2塩基ミスマッチの少なくとも 3種類があるこ とになる。 ミスマッチの場合には、 更に細かく分類すると、 変異の型 (組合せ) が複数あることが考えられる。従って少なくとも完全マッチ、 1塩基ミスマッチ、 及び 2塩基ミスマッチを区別することが重要であり、 可能ならば変異の型までを 明確に区別可能であることが望ましい。 D N Aアレイにおいて S N Pを検出する ために使用するプローブの場合も、 当然このような要求を満たす必要がある。 し かし、 完全マッチと 1塩基ミスマッチを区別するのと同時に、 1塩基ミスマッチ と 2塩基との間をも明確に区別することは、 その測定温度によっては実質的に困 難な場合がある。 とりわけ複数の変異部位が近接して存在している場合には、 完 全マッチ、 1塩基ミスマッチ、 2塩基ミスマッチを峻別することが困難である。 完全マッチと 1塩基ミスマッチのハイブリダィゼーシヨンの差異を検出するのに 適する温度は、 1塩基ミスマッチと 2塩基ミスマッチのハイブリダィゼ一シヨン の差異を検出するのには多くの場合、 適さないからである。 またその逆も同様で ある。 従って、 同一領域内の一組の変異を検出するために調製したプロ一ブセッ 卜の T m値を、 D N Aアレイ上の全プロ一ブセットにおいて狭い範囲に収めるこ とは、 特に複 の変異が近接して存在する場合にはこれまでは非常に困難である か、 実現不可能であった。 D N Aアレイを使ってオーダ一メード医療を実現する には、 このような問題に対処していく必要がある。 変異検出のためのプローブ配列の設計の一の指針としては、 例えば下記の文献 に記載されている。 Furthermore, even if the same detection region includes a plurality of mutation sites, for example, two mutation sites, the relationship between the probe and the detection region may be roughly classified into a perfect match and one base. There are at least three types of mismatches and two-base mismatches. In the case of a mismatch, it can be considered that there are a plurality of types (combinations) of mutations, if they are further classified. Therefore, it is important to distinguish at least a perfect match, a single-base mismatch, and a two-base mismatch, and if possible, it is desirable that the type of mutation can be clearly distinguished. Probes used to detect SNPs in DNA arrays must meet these requirements. However, at the same time as distinguishing a perfect match from a single base mismatch, it is also difficult to clearly distinguish between a single base mismatch and a two base mismatch depending on the measurement temperature. In particular, when a plurality of mutation sites are close to each other, it is difficult to distinguish a perfect match, a single base mismatch, and a two base mismatch. The appropriate temperature to detect the difference between a perfect match and a single-base mismatch hybridization is often unsuitable for detecting the difference between a single-base mismatch and a two-base mismatch hybridization. is there. The reverse is also true. Therefore, keeping the Tm value of a probe set prepared for detecting a set of mutations in the same region within a narrow range in all the probe sets on a DNA array is particularly important when multiple mutations are close to each other. In the past, it was very difficult or impossible to do so. In order to realize customized medicine using DNA arrays, it is necessary to address these issues. One guideline for designing a probe sequence for mutation detection is described in, for example, the following literature.
チ一ら (Chee M. et al.) 、 「サイエンス」 (" Science" ) 、 (米国) 、 1 9 9 6年、 2 74巻、 p p.6 1 0-6 14。 Chee M. et al., "Science", (USA), 1996, 274, pp. 61-10-14.
上記の文献は、 変異検出のためのプローブ配列設計方法の一般的指針を与える ものであるが、 上述のような、 特に複数の近接した変異を同時且つ正確に検出す るためのプローブの設計指針を与えるものではない。 発明の開示  The above documents provide general guidelines for a probe sequence designing method for mutation detection, but as described above, in particular, probe design guidelines for simultaneously and accurately detecting a plurality of adjacent mutations. Does not give. Disclosure of the invention
本発明は、 上記課題を解決解決し、 目的を達成するために下記のごとく構 成されている。  Means for Solving the Problems The present invention is configured as described below in order to solve the above problems and achieve the object.
本発明のプローブセットは、 塩基配列中の変異又は多型を検出するための プローブセットであって、 当該プロ一ブセット中の各プローブは、 当該プロ —ブの全塩基数 Nが奇数の場合(N= 2 n +1、 nは自然数である;以下同じ) には、 プローブの中心の塩基 (両末端から n+1番目) に、 標的配列中に存在 する変異 Xと相補的な塩基 aが配され、 又は当該プローブの全塩基数 Nが偶数 の場合 (N= 2 n + 2) には、 その中心の二つの塩基 (5 ' 末端及び 3 ' 末端 からそれぞれ n + 1番目) の何れか一方の塩基に、 標的配列中に存在する変異 Xと相補的な塩基 aが配され;且つ当該変異 Xに相補的な塩基 aの 5, 末端側 配列、 及び 3 ' 末端側配列は、 共に当該標的配列と完全に相補的である配列 を含んでいる  The probe set of the present invention is a probe set for detecting a mutation or polymorphism in a base sequence, and each probe in the probe set has an odd number of all bases N of the probe ( N = 2n + 1, where n is a natural number; the same applies to the following), the base a (complementary to the mutation X present in the target sequence) is present at the base (n + 1th from both ends) of the probe If the total number of bases N of the probe is even (N = 2n + 2), one of the two bases at the center (n + 1st from the 5 'end and 3' end, respectively) One of the bases is provided with a base a complementary to the mutation X present in the target sequence; and the 5, terminal sequence and the 3 ′ terminal sequence of the base a complementary to the mutation X Contains a sequence that is completely complementary to the target sequence
ことを特徴とする。 It is characterized by that.
本発明のプロ一ブセットにおいては、 標的配列中に変異 X以外の変異 Yが 少なくとも 1つ含まれる可能性のある場合に、 当該標的配列用の各プローブ が、 当該変異 Yの塩基の種類に依存せずに当該変異 Yの塩基 bと塩基対を形成 するユニバーサル塩基 Zを当該変異 Yに対応した部位に有していることが好 ましい。  In the probe set of the present invention, when there is a possibility that at least one mutation Y other than the mutation X is contained in the target sequence, each probe for the target sequence depends on the type of the base of the mutation Y. It is preferable to have a universal base Z that forms a base pair with the base b of the mutation Y at a site corresponding to the mutation Y without performing the above.
本発明のプローブセットにおいては、 標的配列中に変異 X及び変異 Y (p = 1 ~q) (Qは、 変異 X以外の変異の数に対応した 1以上の整数) がある場合に 使用するプローブセットであって、 In the probe set of the present invention, when a mutation X and a mutation Y ( p = 1 to q ) (Q is an integer of 1 or more corresponding to the number of mutations other than the mutation X) are present in the target sequence. The probe set to use,
( 1 ) 当該変異 X又は当該変異 Xによる多型を検出するためのプローブで あって、 当該変異 Xと相補的な塩基 aを当該変異 Xに対応した部位に有し、 当 該変異 Y (p = 1~q) のうちの少なくとも 1つの変異に対応した部位に、 当該少 なくとも 1つの変異の塩基の種類に依存せずに当該少なくとも 1つの変異に おける塩基と塩基対を形成するユニバーサル塩基 Zを有する、 変異 X検出用 プローブ;及び (1) a probe for detecting the mutation X or a polymorphism caused by the mutation X, which has a base a complementary to the mutation X at a site corresponding to the mutation X, and wherein the mutation Y ( p = 1 to q ) at a site corresponding to at least one mutation, a universal base that forms a base pair with the base in the at least one mutation without depending on the type of base of the at least one mutation A probe for detecting mutation X having Z; and
(2) 当該変異 Y (p = 1^q) 中の少なくとも一つの変異又は当該少なくとも 一つの変異による多型を検出するための変異又は多型の検出用プロ一ブ又は 変異又は多型の検出用プローブセットであって、 (2) at least one mutation in the mutation Y (p = 1 ^ q) or a mutation or polymorphism detection probe for detecting a polymorphism due to the at least one mutation, or detection of the mutation or polymorphism Probe set for
当該変異 Y (p=1~q) 中の少なくとも一つの変異に対応した部位に、 当該変 異の塩基と相補的な塩基を有し、 当該変異 X、 及び当該変異 Y (p =卜。) 中の 少なくとも一つの変異以外の変異に対応する部位の少なくとも 1つの部位に ユニバーサル塩基 Zを有するプローブ又はプローブセット ; At a site corresponding to at least one mutation in the mutation Y ( p = 1 to q ), there is a base complementary to the base of the mutation, and the mutation X and the mutation Y ( p =卜). A probe or probe set having a universal base Z in at least one site corresponding to a mutation other than at least one mutation therein;
を含むことを特徴とする。 It is characterized by including.
本発明のプロ一ブセットにおいては更に、 前記のユニバーサル塩基 Zが、 イノシン、 5-ニトロインドール、 及び 3-ニトロピロ一ルからなる群より選 択されることが望ましい。  In the probe set of the present invention, the universal base Z is desirably selected from the group consisting of inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrol.
本発明のプローブセットは、 標的配列中に変異 X以外の変異 Yが少なくと も 1つ含まれる可能性のある場合に、 当該標的配列用の各プローブが、 当該 変異 Yに対応する部位において、 アデニン、 グァニン、 シトシン、 及びチミ ンの何れのヌクレオチドをもランダムに (実質的に同量) 含ませたプローブ 分子の集合体とすることも可能である。  The probe set of the present invention includes, when there is a possibility that at least one mutation Y other than the mutation X may be contained in the target sequence, each probe for the target sequence is provided at a site corresponding to the mutation Y. It is also possible to form an aggregate of probe molecules containing any of the nucleotides of adenine, guanine, cytosine, and thymine at random (substantially the same amount).
本発明のプロ一ブセットは、 標的配列中に変異 X及び変異 Y (p = l~q) (q は、 変異 X以外の変異の数に対応した 1以上の整数) がある場合に、 前記の 各プローブが、 当該変異 Y (p = l~q) のうちの少なくとも 1つの変異に対応し た部位において、 アデニン、 グァニン、 シトシン、 及び、 チミンの何れのヌ クレオチドをもランダムに含ませたプローブ分子の集合体であることを特徵 とすることができる。 本発明のプローブセットにおいては、 前記の変異 X、 及び前記の変異 Y又 は,前記の変異 Y ( p = 1~ q ) 中の少なくとも一つの変異との間に、 0乃至 1 0個 の塩基が存在することを特徴とすることが好ましい。 The probe set of the present invention is characterized in that, when the target sequence contains a mutation X and a mutation Y ( p = l to q ) (q is an integer of 1 or more corresponding to the number of mutations other than the mutation X), A probe in which any of the nucleotides of adenine, guanine, cytosine, and thymine is randomly included at a site corresponding to at least one of the mutations Y ( p = l to q ) The feature is that it is an aggregate of molecules. In the probe set of the present invention, between the mutation X and the mutation Y or at least one of the mutations Y ( p = 1 to q ), 0 to 10 bases Is preferably present.
本発明のプローブセットは、 変異 Xと相補的な塩基をプローブの中心にす え、 更にそれ以外の塩基は標的核酸の配列と完全に相補的である上記のプロ ーブセット中の少なくとも 1のプロ ブ (ディテクトプローブ) 、 及び、 前 記の変異 Xに対応する部位においてミスマッチを生じ、 それ以外の領域にお いては当該ディテクトプローブと同一の配列を有する少なくとも 1のプロ一 ブ (リファレンスプローブ) からなることを特徴とする。  The probe set of the present invention has at least one probe in the above probe set in which a base complementary to the mutation X is at the center of the probe and other bases are completely complementary to the sequence of the target nucleic acid. (Detect probe) and at least one probe (reference probe) having a sequence identical to that of the detect probe in a region where a mismatch occurs at the site corresponding to the mutation X described above and in the other region. It is characterized by the following.
また、 本発明のプローブセットは、 標的配列中に変異 X以外の変異 Yが少 なくとも 1つ含まれる可能性のある場合に特に利用される上記のプローブセ ット中の少なくとも 1のプローブ (ディテクトプロ一ブ) 、 及び、 前記の変 異 Xに対応する部位においてミスマッチを生じ、 更に前記の変異 Y、 又は前 記の変異 Υ ( ρ =q ) 中の少なくとも一つの変異以外の変異の少なくとも 1つ に対応する部位においてユニバーサル塩基 Zを含み、 それ以外の領域におい ては、 当該ディテクトプローブと同一の配列を有する少なくとも 1のプロ一 プ (リファレンスプローブ) からなることを特徴とする。 In addition, the probe set of the present invention includes at least one probe (detector) in the above probe set which is used particularly when there is a possibility that at least one mutation Y other than the mutation X is contained in the target sequence. A) a mismatch occurs at a site corresponding to the mutation X, and at least a mutation other than at least one mutation in the mutation Y or the mutation 変 異 ( ρ = to q ) One of the sites includes the universal base Z, and the other region comprises at least one probe (reference probe) having the same sequence as the detect probe.
これらのプロ一ブセットにおいては、 変異 Yに対応する部位において、 ュ ニバ一サル塩基 Zを含むことが好ましく、 特に、 ユニバーサル塩基 Zが、 ィ ノシン、 5 _ニトロインド一ル、 及び 3 -ニトロピロールからなる群より選択 することができる。  In these probe sets, it is preferable to include a universal base Z at the site corresponding to the mutation Y. In particular, the universal base Z is preferably inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrole. Can be selected from the group consisting of
これらのプローブセットにおいては、 変異 Y、 又は前記の変異 Y ( P = 1~ Q ) 中の少なくとも一つの変異以外の変異の少なくとも 1つに対応する部位にお いて、 アデニン、 グァニン、 シトシン、 及びチミンの何れのヌクレオチドを もランダムに含ませたプローブ分子の集合体とすることも可能である。 In these probe sets, adenine, guanine, cytosine, and a mutation Y, or at a site corresponding to at least one mutation other than at least one mutation in the above-described mutation Y ( P = 1 to Q ), It is also possible to form an aggregate of probe molecules containing any of thymine nucleotides at random.
本発明のプローブセッ卜においては、 前記プローブセット中の各プローブ の全塩基数 (N = 2 n + 1、 又は N = 2 n + 2 ) を規定する nが 5乃至 1 8の 範囲内にあり、 その結果、 当該各プローブの T mが所望の値 V- 1 0 の範囲 に含まれることが望ましい。 本発明の D N Aアレイは、 上記の何れかのプローブセットが固相化された ものである。 In the probe set of the present invention, n defining the total number of bases (N = 2n + 1 or N = 2n + 2) of each probe in the probe set is in the range of 5 to 18. As a result, it is desirable that the Tm of each probe falls within a desired value V-10. The DNA array of the present invention is one in which any of the above probe sets is immobilized.
本発明の標的核酸中の変異又は多型検出方法は、 上記の何れかのプローブ セッ卜が、 ディテク卜プローブとレファレンスプローブの組を含まない場合 に、 固相化された D N Aアレイに対し、 標的核酸を、 当該プローブセット中 の各プローブと当該標的核酸との間のハイプリダイゼ一ションに最適の条件 下で接触させ、 各プローブからのシグナルを定量し、 その後任意に、 当該プ 口一ブセット中のプロ一ブの T m平均値から +/- 1 0 °Cの温度上昇又は温度 下降を行ってから更にシグナルを定量することを特徴とするか、 或いは、 上 記の何れかのプロ一ブセッ卜が、 ディテクトプローブとレファレンスプロ一 ブの組を含む場合に、 固相化された D N Aアレイに対し、 標的核酸を、 当該 プロ一ブセット中の各プローブと当該標的核酸との間のハイプリダイゼ一シ ョンに最適の条件下で接触させ、 ディテク卜プローブ及びリフアレンスプロ —ブのそれぞれからのシグナルを定量して比較することを特徴とする、 標的 核酸中の変異又は多型の検出方法である。 図面の簡単な説明  The method for detecting a mutation or polymorphism in a target nucleic acid according to the present invention comprises the steps of: detecting a target on a solid-phased DNA array when any of the above probe sets does not include a set of a detector probe and a reference probe; The nucleic acid is brought into contact under optimal conditions with the hybridization between each probe in the probe set and the target nucleic acid, the signal from each probe is quantified, and then, optionally, Either increase or decrease the temperature by +/- 10 ° C from the average Tm of the probe, and then further quantify the signal, or use any of the above probe sets Contains a set of a detector probe and a reference probe, the target nucleic acid is transferred between each probe in the probe set and the target nucleic acid on the solid-phased DNA array. Detection of mutations or polymorphisms in the target nucleic acid, by contacting the hybridization under optimal conditions and quantifying and comparing the signals from the detector probe and the reference probe. Is the way. Brief Description of Drawings
図 1は、 同一塩濃度条件下での様々な温度における、 完全マッチ、 1塩基 ミスマッチ、 及び 2塩基ミスマッチの状態にある、 標的核酸-プローブ複合体 の熱安定性を示す概念図である。  FIG. 1 is a conceptual diagram showing the thermal stability of a target nucleic acid-probe complex in a state of perfect match, single base mismatch, and two base mismatch at various temperatures under the same salt concentration condition.
図 2は、 本発明の一実施例の結果を示す図である。  FIG. 2 is a diagram showing the results of one example of the present invention.
図 3は従来のプローブセットを使用して 2箇所の近接した変異部を検出する場 合に必要となるプロ一ブセットの例を示す図である。  FIG. 3 is a diagram showing an example of a probe set necessary for detecting two adjacent mutations using a conventional probe set.
図 4は、 図 3に示されるタイプの従来のプローブセットを利用して 2箇所の近 接した変異部を実際に検出した場合の検出結果の例を示す図である。  FIG. 4 is a diagram showing an example of a detection result when two adjacent mutant portions are actually detected using the conventional probe set of the type shown in FIG.
図 5は、 近接する 2箇所の変異部を、 ユニバーサル塩基を利用した本発明のプ ローブセットにより検出する場合のプローブセッ卜の例を示す図である。  FIG. 5 is a diagram showing an example of a probe set when two adjacent mutation sites are detected by the probe set of the present invention using a universal base.
図 6は、 図 5に示される本発明のプローブセットを利用して 2箇所の近接した 変異部を実際に検出した場合の検出結果の例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 6 is a diagram showing an example of a detection result in a case where two adjacent mutant portions are actually detected using the probe set of the present invention shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本願明細書において 「核酸」 とは、 D N A、 人工的ヌクレオチドを含む D N A、 R N A、 及び人工的ヌクレオチドを含む R N A、 P N A、 人工ヌクレオチド を含む P N Aの何れをも意味する。  As used herein, the term “nucleic acid” refers to any of DNA, DNA including artificial nucleotides, RNA, and RNA including artificial nucleotides, PNA, and PNA including artificial nucleotides.
本発明のプローブセットは、 塩基配列中の変異又は多型を検出するための プロ一プセットであって、 当該プロ一ブセット中の各プローブは、 当該プロ —ブの全塩基数 Nが奇数の場合(N = 2 n + l、 nは自然数である;以下同じ) には、 プローブの中心の塩基 (両末端から n + 1番目) に、 標的配列中に存在 する変異 Xと相補的な塩基 aが配され、 又は当該プローブの全塩基数 Nが偶数 の場合 (N = 2 n + 2 ) には、 その中心の二つの塩基 (5 ' 末端及び 3 ' 末端 からそれぞれ n + 1番目) の何れか一方の塩基に、 標的配列中に存在する変異 Xと相補的な塩基 aが配され;且つ当該変異 Xに相補的な塩基 aの 5 ' 末端側 配列、 及び 3 ' 末端側配列は、 共に当該標的配列と完全に相補的である配列 を含んでいることを特徴とするものである。  The probe set of the present invention is a probe set for detecting a mutation or polymorphism in a nucleotide sequence, and each probe in the probe set has an odd number of all bases N of the probe. (N = 2 n + l, where n is a natural number; the same applies to the following), the base at the center of the probe (n + 1 from both ends) is complementary to the mutation X present in the target sequence a If the total number of bases N of the probe is even (N = 2n + 2), any of the two bases at the center (n + 1st from the 5 'end and 3' end, respectively) At either one of the bases, a base a complementary to the mutation X present in the target sequence is arranged; and the 5′-end sequence and the 3′-end sequence of the base a complementary to the mutation X are both It is characterized by including a sequence that is completely complementary to the target sequence.
ここで使用される各プローブと、 これが認識する配列との間には、 完全マ ツチの関係にあることが望ましいが、 場合によっては標的核酸中に変異 が 含まれずに、 結果として 1塩基ミスマッチの関係にあることもありえる。 こ れは、 プローブ中の塩基 aと相補的な関係にあると想定されていた変異 Xが、 実は野生型の場合であり、 結果としてその部分においてミスマッチを生じて いる場合や、 変異 Xとは異なる変異である場合などが可能性としてあるから である。 このような場合には、野生型の配列に完全にマッチするプローブや、 野生型でも変異 Xでもない塩基に対応して完全にマッチするプローブを、 予 めプローブセット中に同様に含ませておけば、 これらのプローブの何れかに おいて陽性反応となる。 これによつて当該部位に含まれるのは、 変異 X、 変 異 X以外の変異、 又は野生型の何れかであるかが判明する。  It is desirable that there is a perfect match between each probe used here and the sequence it recognizes.However, in some cases, the target nucleic acid contains no mutation, resulting in a single base mismatch. They can be in a relationship. This is the case when the mutation X, which was assumed to be complementary to the base a in the probe, is actually a wild type, and as a result, a mismatch occurs in that portion, or This is because there is a possibility that the mutations are different. In such a case, a probe that perfectly matches the wild-type sequence or a probe that perfectly matches a base that is neither wild-type nor mutant X should be included in the probe set in advance. A positive reaction will result in any of these probes. As a result, it is determined whether or not the site includes the mutation X, a mutation other than the mutation X, or a wild type.
これら変異型及び野生型の識別を行うには、 本発明の一態様であるディテ クトプローブどリフアレンスプローブとからなるプローブセットを用いれば よい。 この態様のプローブセットは、 上記のプローブセット中の少なくとも 1のプローブ (ディテクトプローブ) 、 及び、 前記の変異 Xに対応する部位 においてミスマッチを生じ、 それ以外の領域においては当該ディテクトプロ —ブと同一の配列を有する少なくとも 1のプローブ (リファレンスプロ一 ブ) からなることをその構成とする。 ディテクトプローブは、 変異 Xと相補 的な塩基 aを含むものであるが、 例えばこれがグァニン (G ) 塩基であった場 合には、 リファレンスプローブの対応する塩基は、 (:、 T、 Αの内の少なく とも一つであり、 好ましくは、 これらの全てを 3つ一組にしたプローブの組 である。 In order to distinguish between the mutant type and the wild type, a probe set including a detection probe and a reference probe according to one embodiment of the present invention may be used. The probe set of this embodiment includes at least one of the above probe sets. 1 probe (detector probe) and at least one probe (reference probe) having a mismatch at a site corresponding to the mutation X and having the same sequence as the detectable probe in the other region. Consisting of The detect probe contains a base a complementary to the mutation X. For example, if this is a guanine (G) base, the corresponding base of the reference probe is at least one of (:, T, Α). And preferably a probe set in which all of these are set in triplicate.
本実施態様のプロ一ブセット中の各プローブは、 上述のごとく完全マッチ 又は 1塩基ミスマッチが想定される標的核酸とプローブの関係において使用 されることが望ましいが、 場合によっては、 別個の変異を含んでいる状態に おいても使用することは可能である。 このような態様においては、 完全マツ チ、 1塩基ミスマッチ、 2塩基ミスマッチの少なくとも 3つの関係が考えら れる。 これらの状態及びその検出について、 以下に図を参照しながら説明す る。  As described above, each probe in the probe set of the present embodiment is preferably used in a relationship between the target nucleic acid and the probe where a perfect match or a single base mismatch is assumed, but may include a separate mutation in some cases. It is possible to use it in the state where it is out of the way. In such an embodiment, at least three relationships of a perfect match, a single base mismatch, and a two base mismatch are possible. These states and their detection will be described below with reference to the drawings.
図 1は、 同一塩濃度条件下での様々な温度における、 完全マッチ、 1塩基 ミスマッチ、 及び 2塩基ミスマッチの状態にある、 標的核酸-プローブ複合体 の熱安定性を示す概念図である。  FIG. 1 is a conceptual diagram showing the thermal stability of a target nucleic acid-probe complex in a state of perfect match, single base mismatch, and two base mismatch at various temperatures under the same salt concentration condition.
この図において S字状の実線で示されるものは、 プローブの全領域と標的核 酸とが完全にマッチする関係にある複合体 (T m == T m ( P M) ) について、 温度変化を生じさせた場合に、 プローブ-標的核酸の複合体の 2本鎖形成率が どのようにして変化するかを表したものである。 一方、 実線のすぐ下の S字状 の点線は、 1塩基ミスマッチを含んでいる場合 (T m = T M ( M M 1 ) ) 、 そしてさらのその下の S字状の点線は、 2塩基ミスマッチを含んでいる場合 ( T m = T m ( M M 2 ) ) を示すものである。 概してプローブ-標的核酸複合 体の熱安定性は、 完全マッチのものの方が、 不完全マッチ ( 1塩基ミスマツ チ及び 2塩基ミスマッチ) のものよりも高いが、 温度においてはその差異に 大きな隔たりがある。  In this figure, the S-shaped solid line shows the temperature change of the complex (T m == T m (PM)) in which the entire region of the probe perfectly matches the target nucleic acid. It shows how the double-strand formation rate of the probe-target nucleic acid complex changes when the reaction is performed. On the other hand, the S-shaped dotted line immediately below the solid line indicates that a single-base mismatch is included (T m = TM (MM 1)), and the S-shaped dotted line further below indicates a two-base mismatch. Include (T m = T m (MM 2)). In general, the thermostability of probe-target nucleic acid complexes is higher for perfect matches than for incomplete matches (single- and double-base mismatches), but there is a large difference in temperature .
図 1において温度が aの低温領域にある場合は、 完全マッチの場合と、 不完 全マッチの場合とでは、 2本鎖形成率がいずれも高くて識別が難しい。 この 温度領域では、 非特異的な結合が生じやすいため、 完全マッチの場合と、 不 完全マッチの場合とで大きな差異がでないからである。 一方、 温度が cの高 温範囲にある場合には温度が aの場合とは逆に、 完全マッチの場合も不完全マ ツチの場合も、 プローブと標的核酸とが乖離しやすい状態にあるため、 互い に識別が難しい。 更に、 この温度領域ではシグナルが低レベルであることも 寄与するから、 測定には不向きの領域となっている。 In Fig. 1, when the temperature is in the low temperature region of a, the case of perfect match and the case of incomplete In the case of all matches, the double strand formation rate is high and it is difficult to discriminate. In this temperature region, non-specific binding tends to occur, so there is no big difference between perfect match and incomplete match. On the other hand, when the temperature is in the high temperature range of c, contrary to the case of the temperature a, the probe and the target nucleic acid tend to separate from each other in both perfect match and incomplete match. It is difficult to identify each other. Furthermore, the low level of the signal also contributes to this temperature range, making it unsuitable for measurement.
一方、 温度が bの領域にある場合には、 完全マッチと不完全マッチとを、 2 本鎖形成率に関する差異をもって区別しやすいことがわかる。 縦軸方向にこ の図を見た場合に、 実線と点線との間の距離は、 温度領域 aや cにおける場合 と比べて、 より長くなつているのみならず、 完全マッチと 1塩基ミスマッチ との差異と、 1塩基ミスマッチと 2塩基ミスマッチとの差異とは、 有意な差 が生じている場合があることがわかる。 例えば図 1中の dと eとは長さが有意 に異なるから、 2本鎖形成率が有意に異なっていて、 これは D N Aアレイか らのシグナル強度の有意な差として識別できるものである。 従って完全マツ チと 1塩基ミスマッチとを峻別できることを意味している。 しかしながらこ のことは、 この温度 Tflにおいては、 1塩基ミスマッチと 2塩基ミスマッチとを 識別しにくい (実質的に困難であるか、 不確実性が大きい) ことを意味して いる。 On the other hand, when the temperature is in the region of b, it can be seen that the perfect match and the incomplete match can be easily distinguished by the difference in the duplex formation rate. When looking at this figure in the vertical axis direction, the distance between the solid line and the dotted line is not only longer than in the temperature regions a and c, but also the perfect match and the single base mismatch. It can be seen that a significant difference may occur between the difference between the 1-base mismatch and the 2-base mismatch. For example, since d and e in FIG. 1 are significantly different in length, the duplex formation rate is significantly different, which can be identified as a significant difference in signal intensity from the DNA array. This means that a perfect match can be distinguished from a single base mismatch. However, this means that at this temperature Tfl, it is difficult to discriminate between a one-base mismatch and a two-base mismatch (substantially difficult or large uncertainty).
実際に、 完全マッチ、 1塩基ミスマッチ、 2塩基ミスマッチが生じること を、 具体的な配列を示して以下に説明する。  The fact that a perfect match, a single-base mismatch, or a two-base mismatch actually occurs is described below with reference to specific sequences.
表 1の配列番号 1に示される塩基配列は、 検出しょうとしている標的核酸 の野生型の配列を示し、 配列番号 2及び配列番号 3はそれぞれ、 変異 X及び 変異 Yを含む 1塩基の変異型を示している。 変異 Xは、 野生型において丁で あった塩基が Gへ変化しているものであり、 一方変異 Yは、 野生型で Aであ つた塩基が、 Tへ変化したものである。 標的核酸及びァ o-ァの配列 The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in Table 1 shows the wild-type sequence of the target nucleic acid to be detected, and SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3 show the single nucleotide variant including mutation X and mutation Y, respectively. Is shown. Mutation X is a mutation in which the base in the wild type was changed to G, while mutation Y is a mutation in which the base in the wild type was changed to A in T. Target nucleic acid and sequence of o-a
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配列番号 4乃至 7に記載の配列は、 変異 Xを検出するためのプローブのセ ットである。 配列番号 4に記載の配列は、 変異 Xに完全にマッチするプロ一 ブであり、 配列番号 5乃至 7は、 標的核酸との間で 1塩基ミスマッチとなる ものである。 この中で、 配列番号 5に示される配列は、 変異 Xが含まれず、 野生型であった場合に完全にマッチするものである。
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The sequences described in SEQ ID NOs: 4 to 7 are a set of probes for detecting mutation X. The sequence described in SEQ ID NO: 4 is a probe that perfectly matches the mutation X, and SEQ ID NOs: 5 to 7 are single nucleotide mismatches with the target nucleic acid. Among them, the sequence shown in SEQ ID NO: 5 does not contain the mutation X, and matches perfectly when it is a wild type.
配列番号 8乃至 1 1に記載の配列は、 変異 Yを検出するためのプローブの セットである。 配列番号 8に記載の配列は、 変異 Yに完全にマッチするプロ ーブである、 配列番号 9乃至 1 1は、 標的核酸との間で 1塩基ミスマッチと なるものである。 この中で、 配列番号 9に示.される配列は、 変異 Yが含まれ ず、 野生型であった場合に完全にマッチするものである。 The sequences described in SEQ ID NOS: 8 to 11 are a set of probes for detecting the mutation Y. The sequence described in SEQ ID NO: 8 is a probe that perfectly matches the mutation Y. SEQ ID NOS: 9 to 11 are single-base mismatches with the target nucleic acid. Among them, the sequence shown in SEQ ID NO: 9 contains mutation Y. It is a perfect match if it is wild type.
これらのプローブのセットを D N Aアレイに固相化し、 表 2に示される 2 種類の試料核酸 (標的核酸) の変異解析を同一条件で行った場合に、 各プロ ーブと、 検出されるべき変異の数との間の関係は、 表 3のようになる。  When these sets of probes are immobilized on a DNA array and the mutation analysis of the two sample nucleic acids (target nucleic acids) shown in Table 2 is performed under the same conditions, each probe and the mutation to be detected The relationship between the numbers is as shown in Table 3.
表 2 試料中の標的核酸の配列  Table 2 Sequence of target nucleic acid in sample
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表 3 試料とァ□-ァとの Mァリダ'イス"産物のミスマ1リチ数 Table 3 Number of mis-merits per product between sample and product
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表 3に示されているように、 標的核酸と、 これらのプローブセットとの間 の関係は、 完全マッチか、 不完全マッチの何れかであり、 不完全マッチの場 合には、 更に 1塩基ミスマッチと 2塩基ミスマッチの場合がある。 試料 Aの 場合、 変異 Xが含まれる変異型であるが、 変異 Yは含まれない、 即ち野生型 である。 一方の試料 Bの場合には、 変異 Xが含まれる変異型であるが、 一つ の配列の中に変異 Yも含まれる試料である。
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As shown in Table 3, the relationship between the target nucleic acid and these probe sets is either a perfect match or an incomplete match, and in the case of an incomplete match, one more base There may be a mismatch and a two-base mismatch. In the case of sample A, it is a mutant containing mutation X but not containing mutation Y, that is, a wild type. On the other hand, sample B is a mutant containing mutation X, but is a sample containing mutation Y in one sequence.
試料 Aにおいては、 標的核酸とプローブとの間の関係は、 完全マッチの場 合と 1塩基ミスマッチの場合としかないことから、 これらを確実に峻別でき れば変異解析が達成される。 一方、 試料 Bにおいては、 標的核酸とプローブ との間の関係は、 完全マッチの場合はなく、 1塩基ミスマッチと 2塩基ミス マッチの場合がある。 上述のごとく、 完全マッチと 1塩基ミスマッチの識別 に適する測定条件は、 1塩基ミスマッチと 2塩基ミスマッチの識別に適する 測定条件であるとはいえないから、 これらの標的核酸の変異解析を、 同一の D N Aアレイ上で、 同一条件で精度よく行うことの困難性が理解できる。 従来のプローブセットの場合ならば、 上述したように、 完全マッチ、 1塩 基ミスマッチ、 2塩基ミスマッチのそれぞれを同時に明確に識別することが 困難であった。 しかしながら、 本発明のプローブセットを用いれば、 測定温 度をより低温側にシフトすることによって、 1塩基ミスマッチと 2塩基ミス マッチとの間の識別を可能に出来ることが図 1からわかる (図中の gの長さが eよりも長くなつていて、 fの長さも十分に大きいためである) 。 そのため、 結果として二つの変異が標的核酸に含まれる場合であっても、 ディテクトプ ローブとレファレンスプローブからなるプロ一ブセットを用いて、 測定温度 を可能な範囲で若干変更すれば、 完全マッチと 1塩基ミスマッチとの間のみ ならず、 1塩基ミスマッチと 2塩基ミスマッチとの間をも識別可能とするこ とができる。 In sample A, the relationship between the target nucleic acid and the probe is limited to a perfect match and a single-base mismatch. If so, mutation analysis is achieved. On the other hand, in sample B, the relationship between the target nucleic acid and the probe is not a perfect match, but may be a one-base mismatch or a two-base mismatch. As described above, the measurement conditions suitable for discriminating between a perfect match and a single-base mismatch are not necessarily the measurement conditions suitable for discriminating between a single-base mismatch and a two-base mismatch. It can be understood that it is difficult to perform the procedure accurately on the DNA array under the same conditions. In the case of a conventional probe set, as described above, it has been difficult to simultaneously and clearly identify a perfect match, a single base mismatch, and a two base mismatch. However, it can be seen from FIG. 1 that the use of the probe set of the present invention makes it possible to discriminate between a one-base mismatch and a two-base mismatch by shifting the measurement temperature to a lower temperature. Because the length of g is longer than the length of e, and the length of f is also large enough.) Therefore, even if two mutations are contained in the target nucleic acid as a result, if the measurement temperature is slightly changed as much as possible using a probe set consisting of a detector probe and a reference probe, a perfect match and one base It is possible to distinguish not only between mismatches, but also between 1-base mismatches and 2-base mismatches.
そのためには、 プローブの全塩基数 (N = 2 n + 1、 又は N = 2 n + 2 ) を 規定する nが 5乃至 1 8の範囲内にあり、 その結果プローブセット中の各プ ローブの T mが所望の値 + 1 0 °Cの範囲に含まれることが望ましい。 このよ うにして T m値を規定していれば、 プローブセット中の全プローブの T m値 が、 従来のプロ一ブセットに比べてきわめて狭い範囲に含まれていることと なり、 この場合には上記のような 2塩基ミスマッチが生じていた場合にも、 若干の測定温度変更によって対処することが可能となり、 本質的に同一の条 件下で変異を特異的に検出することが可能となる。  To do so, n, which defines the total number of bases in the probe (N = 2n + 1, or N = 2n + 2), is in the range of 5 to 18, and as a result, each probe in the probe set It is desirable that Tm is included in a range of a desired value + 10 ° C. If the Tm value is specified in this way, the Tm value of all the probes in the probe set falls within a much narrower range than the conventional probe set. Can cope with the above-mentioned two-base mismatch by slightly changing the measurement temperature, making it possible to specifically detect mutations under essentially the same conditions. .
従って本発明のプロ一ブセットは、 予期していた変異が含まれておらず、 更に 別の部位において予期していなかった変異が含まれている場合、 即ち、 都合二つ の変異が含まれている場合にも潜在的に利用できる。 しかし予め変異 Xとは別個 の部位において変異 Yが含まれていることが十分に予想されるか、 判明している 場合には、 以下のような手段により対応することがより望ましい。 Therefore, the probe set of the present invention does not contain the expected mutation, and further contains the unexpected mutation at another site, that is, it contains two convenient mutations. Is also potentially available. However, it is already known whether mutation Y is expected to be contained at a site separate from mutation X. In such a case, it is more desirable to respond by the following means.
即ち本発明は一の態様において、 上記のプロ一ブセットであって、 更に標的配 列中に変異 X以外の変異 Yが少なくとも 1つ含まれる可能性のある場合に、 当該 標的配列用の各プロ一ブが、 当該変異 Yの塩基の種類に依存せずに当該変異 Y の塩基!)と塩基対を形成するユニバーサル塩基 Zを当該変異 Yに対応した部位に 有していることを特徴とするものである。 ディテクトプローブとリファレンスプ ローブとからなるプローブセットの場合には、 ユニバーサル塩基 Zは、 ディテク トプロ一ブ及びリファレンスプローブ中の、 当該変異 Yに対応する部位において 用いることができる。 このようにユニバーサル塩基を利用することにより、 上記 のように若干の測定温度を変更することなく、 異なる変異構成を持つ標的核酸に ついて、 同一の条件下で変異を検出することが可能になる。 また、 ユニバーサル 塩基を利用すれば、 本来検出したいと考えている塩基部分以外の塩基において存 在している変異の影響を受けずに、 本来検出すべき部分の塩基の変異をより正確 且つ確実に検出することができる。 ユニバーサル塩基を含む部分においては、 本 来の塩基対が形成された場合よりも二本鎖の熱力学的安定性は若干低下する。 し かしながらこれは、 非特異的な結合が生じている場合よりも安定であり、 結果と して、 2塩基ミスマッチが実質的に存在しないこととなり、 完全マッチと 1塩基 ミスマッチとの差異のみを検出するだけでよいことになる。  That is, in one embodiment, the present invention relates to the above-described probe set, wherein when there is a possibility that at least one mutation Y other than the mutation X may be contained in the target sequence, One base is the base of the mutation Y without depending on the type of the base of the mutation Y! ) And a universal base Z that forms a base pair with the mutation Y at the site corresponding to the mutation Y. In the case of a probe set comprising a detect probe and a reference probe, the universal base Z can be used in a site corresponding to the mutation Y in the detect probe and the reference probe. By using the universal base in this way, it is possible to detect mutations under the same conditions for target nucleic acids having different mutation configurations without slightly changing the measurement temperature as described above. In addition, the use of universal bases makes it possible to accurately and reliably detect mutations in bases that should be detected without being affected by mutations existing in bases other than the base portion that is originally intended to be detected. Can be detected. In the part containing the universal base, the thermodynamic stability of the duplex is slightly lower than when the base pair is formed. However, this is more stable than when non-specific binding occurs, resulting in the substantial absence of two base mismatches and only the difference between a perfect match and one base mismatch. Only needs to be detected.
ここでユニバーサル塩基とは、 核酸配列中において通常の塩基 (アデニン、 グ ァニン、 シトシン、 チミン、 及びゥラシル) を置換することができ、 何れの塩基 とも相補性を有する塩基であり、 その両隣 (又は当該ユニバーサル塩基が配列の 末端にある場合には、 当該末端から 2番目) の塩基が、 対応する核酸との間で形 成する塩基対を顕著に不安定化せず、 またそのような塩基対を破壊しない塩基で あって、それが含まれる配列全体の生化学的機能を保つものを意味する。従って、 ユニバーサル塩基は、 これを含む配列がハイブリダィズする標的配列中の対応部 位において、 アデニン、 グァニン、 シトシン、 チミン、 及びゥラシルの何れが含 まれている場合であっても、 ほぼ等しく安定に鎖間で化学的結合を形成し、 当該 ユニバーサル塩基を含む配列は種々の修飾酵素 (キナーゼ、 リガーゼ等) の基質 となりえるものである。 ユニバーサル塩基の具体例としては、例えばイノシン、 5 -ニトロインドール、 及ぴ 3 -ニトロピロールからなる群より選択されるものを挙げることができ る。尚、 これらの化合物以外であっても上記の要件を満たすものにおいては、 これらと同様にしてユニバーサル塩基として利用することができる。 Here, the universal base is a base that can replace a normal base (adenine, guanine, cytosine, thymine, and peracil) in a nucleic acid sequence, is a base that is complementary to any base, and is adjacent to both bases (or If the universal base is at the end of the sequence, the second base from the end does not significantly destabilize the base pair that forms with the corresponding nucleic acid, and Is a base that does not destroy, and retains the biochemical function of the entire sequence containing it. Therefore, the universal base is almost equally stable even when adenine, guanine, cytosine, thymine, and peracil are contained at the corresponding position in the target sequence to which the sequence containing the universal base hybridizes. A sequence that forms a chemical bond between them and contains the universal base can serve as a substrate for various modifying enzymes (kinases, ligases, etc.). Specific examples of the universal base include, for example, those selected from the group consisting of inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrole. In addition, as long as the compound other than these compounds satisfies the above requirements, it can be used as a universal base in the same manner.
本発明においてユニバーサル塩基を使用する場合には、 変異又は多型解析 に必要なプローブの数の点でも利点がある。 例えば 2箇所の近接した変異部 を同時に検出しょうとする場合、 従来のプローブセットを使用すると、 図 3 に示されるように合計 1 6種類のプローブが必要であった。 この図では、 変 異 Xが Gであり、 変異 Yが Cである標的核酸に対して、 変異 Xに対応する部 位、 及び変異 Yに対応する部位のそれぞれに A、 T、 G、 Cを配置したプロ —ブを合計 1 6種類用意している。 このようなプローブセットを使用して行 つた実験結果の例を図 4に示した。 このように二箇所の部位について合計 1 6種類のプローブを用意した場合には、 各プローブの T m値に幅が生じてし まい、 変異 X及び変異 Yの双方に完全にマッチするプローブが標的核酸と形 成したハイプリッドからのシグナルが最大になるとは限らない。 そのため、 変異解析においてエラ一を生じる可能性があることになる。  The use of a universal base in the present invention is also advantageous in terms of the number of probes required for mutation or polymorphism analysis. For example, when trying to detect two adjacent mutations simultaneously, using a conventional probe set, a total of 16 types of probes were required as shown in Figure 3. In this figure, A, T, G, and C are assigned to a position corresponding to mutation X and a position corresponding to mutation Y, respectively, for a target nucleic acid in which mutation X is G and mutation Y is C. A total of 16 types of probes are prepared. Figure 4 shows an example of the results of an experiment performed using such a probe set. When a total of 16 types of probes are prepared for two sites in this manner, the Tm value of each probe will vary, and a probe that perfectly matches both mutation X and mutation Y will be targeted. The signal from the hybrid formed with the nucleic acid is not always the maximum. As a result, errors may occur in mutation analysis.
一方、 本発明においてユニバーサル塩基を使用した場合には、 図 5に示さ れるように合計 8種類のプロ一ブセットを用意するだけでよい。 このような 8種類のプローブセットを使用した時の実験結果の例を図 6に示した。 ュニ バーサル塩基がプローブ中に存在することにより、 検出しょうとする変異以 外の変異個所による影響を受けず、 各プローブ間の T m値の差異を低く抑え ることが可能となり > よってプローブと標的核酸とが完全マッチしたものと そうではないものとを、 より明確に区別できる。  On the other hand, when universal bases are used in the present invention, it is only necessary to prepare a total of eight types of probe sets as shown in FIG. Figure 6 shows an example of the experimental results when using these eight types of probe sets. The presence of universal bases in the probe makes it possible to minimize the difference in Tm between each probe without being affected by mutations other than the mutation to be detected.> The target nucleic acid can be more clearly distinguished from the one that does not exactly match the target nucleic acid.
上記では変異が 2つの場合について説明したが、 変異が 3箇所以上の場合 であっても本質的に同様の原理により、 ユニバーサル塩基を適切に使用する ことにより、 完全マッチと不完全マッチとをより明確に区別できる。  In the above description, the case of two mutations has been described. However, even in the case of three or more mutations, the perfect match and the incomplete match can be more effectively achieved by using universal bases appropriately by essentially the same principle. Can be clearly distinguished.
即ち本発明はその一つの態様において、 標的配列中に変異 X及び変異 Y ( p = 1^ q ) ( Qは、 変異 X以外の変異の数に対応した 1以上の整数) がある場合に 使用するプロ一ブセットであって、 ( 1 ) 当該変異 X又は当該変異 Xによる 多型を検出するためのプローブであって、 当該変異 Xと相補的な塩基 aを当該 変異 Xに対応した部位に有し、 当該変異 Y (p =q) のうちの少なくとも 1つ の変異に対応した部位に、 当該少なくとも 1つの変異 Y (p = 1^q)の塩基の種 類に依存せずに当該少なくとも 1つの変異 Y (p = 1^q) における塩基と塩基対 を形成するユニバーサル塩基 Zを有する、 変異 X検出用プロ一ブ;及び (2) 当該変異 Y (p-^q) 中の少なくとも一つの変異又は当該少なくとも一つの変 異による多型を検出するための変異又は多型の検出用プローブ又は変異又は 多型の検出用プローブセットであって、 当該変異 Y (p = 1^q) 中の少なくとも 一つの変異に対応した部位に、 当該変異の塩基と相補的な塩基を有し、 当該 変異 X、 及び当該変異 Y (p = 1~q) 中の少なくとも一つの変異以外の変異に対 応する部位の少なくとも 1つの部位にユニバーサル塩基 Zを有するプロ一ブ 又はプローブセット;からなることを特徴とするプロ一ブセットを提供する。 上記の ( 1 ) 変異 X検出用プローブにおいては、 当該変異 Xに対応する部 分において相補的な塩基 aを有しており、 その他の変異 Y (p =q)部位に対応 した部位の塩基については少なくともその 1つがユニバーサル塩基 Zである c この場合、 ユニバーサル塩基 Zは、 イノシン、 5-ニトロインドール、 及び 3 -二トロピロ一ルからなる群より選択することができる。 That is, in one embodiment, the present invention is used when the target sequence contains a mutation X and a mutation Y ( p = 1 ^ q) (Q is an integer of 1 or more corresponding to the number of mutations other than the mutation X). (1) the mutation X or the mutation X A probe for detecting a polymorphism, has a complementary base a and the mutation X at portions corresponding to the mutant X, at least one mutation of said mutant Y (p = Bok q) a portion corresponding to, forming the at least one mutation Y (p = 1 ^ q) for without depending on the type of base the at least one mutation Y (p = 1 ^ q) base and base pair in A probe for detecting a mutation X having a universal base Z; and (2) a mutation for detecting at least one mutation in the mutation Y (p- ^ q) or a polymorphism due to the at least one mutation or A probe for detecting a polymorphism or a probe set for detecting a mutation or a polymorphism, wherein at a site corresponding to at least one mutation in the mutation Y (p = 1 ^ q) , It has a base, the mutant X, and the mutation Y (p = 1 ~ q) in at least one of Providing professional one subset, characterized in that it consists; pro portion or probe sets having a universal base Z to at least one site for site that corresponds to mutations than different. In the above-described (1) probe for detecting mutation X, a portion corresponding to the mutation X has a complementary base a, and a base corresponding to the other mutation Y ( p = toq ) site. If at least one of which is a universal base Z c this is for a universal base Z is inosine, 5-nitroindole, and 3 - can be selected from the group consisting of two Toropiro Ichiru.
一方の (2) 変異検出用プローブ又は変異検出用プローブセットにおいて は、 変異 Y (p =q) 中の少なくとも一つの変異に対応した部位に、 当該変異 の塩基と相補的な塩基を有し、 残りの変異 (当該変異 X、 及び当該変異 Y (p =q)中の少なくとも一つの変異以外の変異)部位に対応した部位の塩基につ いては少なくともその 1つがユニバーサル塩基 Zである。 この場合、 ュニバ —サル塩基 Zは、 イノシン、 5-ニトロインド一ル、 及び 3-ニトロピロ一ル からなる群より選択することができる。 In one (2) mutation detection probes or mutation detection probe set, the portion corresponding to at least one mutation in the mutant Y (p = Bok q), having a complementary base and base of the mutation , the remaining mutation (the mutation X, and the mutation Y (p = Bok q) at least one mutation other than mutation in) and have a base Nitsu sites corresponding to sites at least one of which is a universal base Z. In this case, the UNIVA-Sal base Z can be selected from the group consisting of inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrol.
ユニバーサル塩基を含んだプローブセッ卜に代わるものとしては、 標的配 列中に変異 X以外の変異 Y、又は Y (p = 1~q)が含まれる可能性のある場合に、 当該標的配列用のプローブが、 当該変異 Y、 又は Υ (ρ=q)のうちの少なく とも 1つに対応する部位において、 アデニン、 グァニン、 シトシン、 及びチ ミンの何れのヌクレオチドをもランダムに含ませたプロ一ブ分子の集合体で あることを特徴とするものをプロ一ブとして利用することが挙げられる。 こ の場合には、 アデニン、 グァニン、 シトシン、 及びチミンが、 プローブ分子 にランダムに、 即ち統計的に有意に相違しない量で含まれていることから、 その何れかのプロ一ブ分子種がその部位において特異的にハイブリダィズし て、 検出されることになる。 As an alternative to a probe set containing a universal base, when there is a possibility that a mutation Y other than mutation X or Y ( p = 1 to q ) is included in the target sequence, probe, the mutation Y, or Υ in at least a portion corresponding to one of ([rho = Bok q), adenine, Guanin, pro one moistened randomly even cytosine, and any nucleotide Chi Minh In the assembly of molecules One of the features is to use it as a probe. In this case, since probe molecules contain adenine, guanine, cytosine, and thymine randomly, that is, in amounts that are not statistically significantly different, any of the probe molecular species is It will hybridize specifically at the site and be detected.
本発明のプローブセットにおいては、 前記の変異 X、 及び前記の変異 Y又 は Y ( p - h q ) のうちの少なくとも 1つの変異 (であって変異をプローブによ つて検出するもの) との間に、 0乃至 1 0個の塩基が存在することが望まし い。 このような場合には、 変異 X、 及び変異 Y、 又は Υ ( ρ =q )のうちの少 なくとも 1つの変異 (であって変異をプローブによって検出するもの) がプ ローブ分子の中心に近接して存在することになる。 複数の変異がプロ一ブの 中心に集中して存在する場合と、 変異が互いに分散して存在する場合、 即ち 一方が中心にあり、 もう一方が末端又はその近傍にある場合とを比較すると、 後者よりも前者の場合のほうが、 完全マッチと 1塩基ミスマッチのハイプリ ダイゼ一ション強度の差異が大きくなる傾向があり、 多数の検体を同一の条 件で検出することが難しい。 両者を D N Aアレイにより峻別することがより 難しいと考えられる。 しかしながら本発明のプローブセットにおいては、 上 述のごとく、 完全マッチ、 1塩基ミスマッチ、 及ぴ 2塩基ミスマッチの違い を、 若干の温度変更を行ったり、 ユニバーサル塩基を使用するなどして区別 することが出来るものとなっている。 従って、 従来の技術ではより困難であ つた、 二つ以上の変異がプローブの中心に近接している場合において、 本発 明はその効果を十分に発揮すると考えられる。 近接した変異間の塩基の数が 多いと、 変異の有無がハイプリダイゼーション強度に与える影響が小さくな るため、 ユニバーサル塩基の効果が小さくなるが、 1 0塩基以下であれば本 発明を適用することが可能で、 5塩基以下であれば特に効果を有し、 3塩基 以下であれば更に高い効果を有する。 In the probe set of the present invention, between the above-mentioned mutation X and at least one of the above-mentioned mutations Y or Y (p-hq) (where the mutation is detected by a probe) It is preferable that 0 to 10 bases be present. In such a case, mutation X, and mutant Y, or Υ the center of the at no less one mutation (a one to detect mutations by probe) Gapu lobes molecule of ([rho = Bok q) They will be in close proximity. Comparing the case where a plurality of mutations are concentrated at the center of the probe and the case where the mutations are dispersed in each other, that is, when one is at the center and the other is at or near the terminal, In the former case, the difference in hybridization intensity between a perfect match and a single-base mismatch tends to be larger than in the latter case, making it difficult to detect a large number of samples under the same conditions. It seems that it is more difficult to distinguish both by DNA array. However, in the probe set of the present invention, as described above, the difference between a perfect match, a single base mismatch, and a two base mismatch can be distinguished by slightly changing the temperature or using a universal base. It can be done. Therefore, the present invention is considered to exert its effect sufficiently when two or more mutations are close to the center of the probe, which is more difficult with the conventional technology. When the number of bases between adjacent mutations is large, the effect of the universal base is reduced because the presence or absence of the mutation has a small effect on the hybridization intensity, but the present invention is applied when the number of bases is 10 or less. It is particularly effective when the number of bases is 5 or less, and more effective when the number is 3 bases or less.
本発明のプローブセットにおいては、 プロ一ブの全塩基数 (N = 2 n + 1、 又は N = 2 n + 2 ) を規定する nが 5乃至 1 8の範囲内にあり、 その結果プロ 一ブセット中の各プローブの T mが所望の値 +/- 1 0 °Cの範囲に含まれてい ることが好ましい。 In the probe set of the present invention, n defining the total number of bases (N = 2n + 1 or N = 2n + 2) in the probe is in the range of 5 to 18, and as a result, The Tm of each probe in the set is within the desired range of +/- 10 ° C. Preferably.
本発明の D N Aアレイにおいては、 上記した本発明のプローブセットが固 相化されている。 また本発明の実施例において使用した D N Aアレイは、 基 板にプローブを固相化して位置によりプローブの種類を特定する場合のもの である。 しかし、 D N Aアレイは、 複数種類のプローブが識別可能な状態で、 ハイプリダイズ反応の検出を行うことができる構成をとるものである限り、 本発明の変異又は多型の検出方法において使用することが可能である。 従つ て本発明において D N Aアレイとは、 プローブを基材となるものに固相化し たものであれば特に制限はなく、 例えばガラス、 シリコンウェハ、 種々の多 孔質基板、 ゲル、 マイクロタイタープレートやビーズなどを基材として、 そ の上にプロ一ブを固相化したものも含まれる。 本発明においてはこれら全て のものを D N Aアレイと呼ぶ。 更に、 プローブを固相化する部分が 3次元構 造をとるものも利用すると、 検出感度が上昇して好ましい。 3次元構造をと る場合には、 検体液を流通させる D N Aチップにおいて検体液の温度上昇や 下降を行うことが容易になり、 検体液の温度変化を与えて変異や多型の検出 を行いやすくなる。 種々の多孔質基板、 ゲル、 及びビーズなどを基板として 用いた D N Aチップでは、 2次元の基板よりも多数のプローブを固相化する ことができるので、 検体液中の検出対象物質の濃度が低い場合であっても、 検出が可能となるので、 少量の検体を用いればよく、 これは被験者への負担 を軽くする点において好ましい。  In the DNA array of the present invention, the above-described probe set of the present invention is immobilized. The DNA array used in the examples of the present invention is for a case where a probe is immobilized on a substrate and the type of the probe is specified by its position. However, the DNA array may be used in the mutation or polymorphism detection method of the present invention as long as the DNA array has a configuration capable of detecting a hybridization reaction in a state where a plurality of types of probes can be identified. It is possible. Therefore, in the present invention, the DNA array is not particularly limited as long as the probe is immobilized on a substrate, and examples thereof include glass, silicon wafers, various porous substrates, gels, and microtiter plates. Also includes those in which a probe is immobilized on a substrate such as beads or beads. In the present invention, all of these are called a DNA array. Further, it is preferable to use a probe having a three-dimensional structure for immobilizing the probe, because the detection sensitivity is increased. In the case of a three-dimensional structure, it is easy to raise or lower the temperature of the sample liquid in the DNA chip through which the sample liquid flows, and to change the temperature of the sample liquid to easily detect mutations and polymorphisms. Become. DNA chips using various porous substrates, gels, beads, etc. as substrates can immobilize more probes than 2D substrates, so the concentration of the target substance in the sample solution is lower. Even in this case, detection is possible, so that a small amount of a sample may be used, which is preferable in that the burden on the subject is reduced.
D N Aアレイを用いて変異解析をおこなう対象核酸の配列は、 一般に多種 多様であることから、 それらの配列を 1塩基レベルでの違いを有意に識別し て検出するためのプロ一ブの T m値は、 大きく異なるのが一般的である。 し かし本発明を利用すると、 上述のごとくプローブの全塩基数を規定する nの 値を 5乃至 1 8の範囲内で設定するから、 この調節によって各プローブの T m値を調節することが可能となる。 T m値の調節にあたっては、 D N Aァレ ィ上に固相化するプローブセット中の全プローブの T m値が、 所望の値 +/- 1 0 °Cの範囲に含まれていることが好ましい。 全プローブの T m値がこの範囲 に含まれていると、 本質的に同一の条件で、 各プローブのハイブリダィズ条 件が最適にあるということができる。 Since the sequence of the target nucleic acid to be subjected to mutation analysis using a DNA array is generally diverse, the Tm value of a probe for detecting and discriminating those sequences at a single base level significantly is significant. Are generally very different. However, according to the present invention, as described above, the value of n that defines the total number of bases of the probe is set within the range of 5 to 18, so that the Tm value of each probe can be adjusted by this adjustment. It becomes possible. In adjusting the Tm value, it is preferable that the Tm value of all the probes in the probe set to be immobilized on the DNA array be within a desired value range of +/- 10 ° C. . If the Tm values of all probes fall within this range, the hybridization conditions for each probe will be essentially the same. It can be said that the matter is optimal.
以下においては、 本発明の一実施態様の説明を行う。  In the following, an embodiment of the present invention will be described.
表 4の配列番号 1に示される塩基配列は、 検出しょうとしている標的核酸 の野生型の配列を示し、 配列番号 2及び配列番号 3はそれぞれ、 変異 X及び 変異 Yを含む 1塩基の変異型を示している。 変異 Xは、 野生型において丁で あった塩基が Gへ変化しているものであり、 一方変異 Yは、 野生型で Aであ つた塩基が、 Tへ変化したものである。  The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in Table 4 shows the wild-type sequence of the target nucleic acid to be detected, and SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3 show the single nucleotide variant including mutation X and mutation Y, respectively. Is shown. Mutation X is a mutation in which the base in the wild type was changed to G, while mutation Y is a mutation in which the base in the wild type was changed to A in T.
表 4 標的核酸及びァ 0-ァの配列  Table 4 Target nucleic acid and sequence of α-α
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表 4の配列番号 1 5乃至 1 8に記載の配列は、 変異 Xを検出するためのプ ローブのセットである。 配列番号 1 5に記載の配列は、 変異 Xに完全にマツ チするプローブであり、 配列番号 1 6乃至 1 8は、 標的核酸との間で 1塩基 ミスマッチとなるものである。 この中で、 配列番号 1 6に示される配列は、 変異 Xが含まれず、 野生型であった場合に完全にマッチするものである。 こ れらのプローブにおいては、 変異 Xの二塩基 5 ' よりの部位にユニバーサル 塩基が含まれている。 ユニバーサル塩基としては、 イノシン、 5 -ニトロイン ドール、 又は 3 -ニトロピロールの何れとすることもできる。
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The sequences described in SEQ ID NOS: 15 to 18 in Table 4 are a set of probes for detecting mutation X. The sequence described in SEQ ID NO: 15 is a probe that perfectly matches the mutation X, and SEQ ID NOs: 16 to 18 have a single-base mismatch with the target nucleic acid. Among them, the sequence shown in SEQ ID NO: 16 does not include the mutation X and is a perfect match when it is a wild type. In these probes, a universal site at the position 2 ' Contains base. The universal base can be any of inosine, 5-nitroindole, or 3-nitropyrrole.
表 4の配列番号 1 9乃至 2 2に記載の配列は、 変異 Yを検出するためのプ ローブのセットである。 配列番号 1 9に記載の配列は、 変異 Yに完全にマツ チするプローブである、 配列番号 2 0乃至 2 2は、 標的核酸との間で 1塩基 ミスマッチとなるものである。 この中で、 配列番号 2 0に示される配列は、 変異 Yが含まれず、 野生型であった場合に完全にマッチするものである。 こ れらのプローブにおいては、 変異 Yの 2塩基 3 ' よりの部位にユニバーサル 塩基が含まれている。  The sequences described in SEQ ID NOs: 19 to 22 in Table 4 are a set of probes for detecting the mutation Y. The sequence described in SEQ ID NO: 19 is a probe that perfectly matches the mutation Y. SEQ ID NOs: 20 to 22 are single-base mismatches with the target nucleic acid. Among them, the sequence shown in SEQ ID NO: 20 does not include the mutation Y and perfectly matches when it is a wild type. In these probes, the universal base is contained in the site from the 2nd base 3 ′ of the mutation Y.
表 4の配列番号 1 5乃至 2 2に示されるプロ一ブは、 何れも G C含有量が 4 0 %で共通しているため、 これらのプローブの T m値は、 略同じであるこ とから、 プローブの長さも共通とする。  Since the probes shown in SEQ ID NOS: 15 to 22 in Table 4 have a common GC content of 40%, the Tm values of these probes are almost the same. The length of the probe is also common.
これらのプローブのセットを D N Aアレイに固相化し、 表 5に示される 2 種類の試料核酸 (標的核酸) の変異解析を同一条件で行った場合に、 各プロ ーブと、 検出されるべき変異の数との間の関係は、 表 6のようになる。  When these sets of probes are immobilized on a DNA array and the two types of sample nucleic acids (target nucleic acids) shown in Table 5 are subjected to mutation analysis under the same conditions, each probe and the mutation to be detected The relationship between the numbers is as shown in Table 6.
表 5 試料中の標的核酸の配列  Table 5 Sequence of target nucleic acid in sample
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表 6 試料と: u-rとの / リダイス'産物のミスマッチ数 Table 6 With sample: ur / redice 'product mismatch number
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表 6に示されているように、 標的核酸と、 これらのプロ一ブセットとの間 の関係は、 完全マッチか、 1塩基ミスマッチの何れかであり、 2塩基ミスマ ツチは存在しない。 試料 Cの場合、 変異 Xが含まれる変異型であるが、 変異 Υは含まれない、 即ち野生型である。 一方の試料 Dの場合には、 変異 X及び 変異 Υが共に含まれる変異型である。  As shown in Table 6, the relationship between the target nucleic acid and these probe sets is either a perfect match or a single base mismatch, and there is no two base mismatch. In the case of sample C, it is a mutant containing mutation X but not containing mutation Υ, that is, a wild type. On the other hand, the sample D is a mutant containing both the mutation X and the mutation Υ.
試料 C及び Dの場合においては共に、 標的核酸とプローブとの間の関係は、 完全マッチの場合と 1塩基ミスマッチの場合としかないことから、 これらを 確実に峻別できれば変異解析が達成され、 1塩基ミスマッチと 2塩基ミスマ ツチを識別する必要はなくなる。  In both cases of samples C and D, the relationship between the target nucleic acid and the probe is limited to the case of a perfect match and the case of a single base mismatch. There is no need to distinguish between a base mismatch and a two base mismatch.
解析にあたっては、 標的核酸中に標識物質、 例えば F I T Cなどの蛍光色 素を付加しておけば、 そのシグナルを定量的に測定することが可能となる。 そして、 完全マッチに最適の条件で測定を行えば、 完全マッチのプローブ由 来のシグナルが、 不完全マッチのプロ一ブ由来のシグナルよりも顕著に強い ことから、 変異解析が行える。  In the analysis, if a fluorescent substance such as FITC is added to the target nucleic acid, the signal can be quantitatively measured. If the measurement is performed under the optimal conditions for perfect match, the signal derived from the perfect match probe is significantly stronger than the signal derived from the imperfect match probe, so that mutation analysis can be performed.
この態様においては、 2つの近接して存在する変異を同一条件下で解析す ることが可能になっている (表 4の配列番号 1乃至 3を参照) 。  In this embodiment, two adjacent mutations can be analyzed under the same conditions (see SEQ ID NOS: 1 to 3 in Table 4).
本発明のプローブセットの作製方法は、 当該技術分野で公知の技術を利用 すればよい。 調製にあたっては、 標的核酸中の変異に対応する部位に適切な 塩基 (Α ; Τ ; G ; C ;ユニバーサル塩基;又は A、 T、 G、 Cのランダム な集合体) を導入するだけでよい。 D N Aアレイへの固相化も、 当該技術分 野で公知の何れの技術を用いればよい。  The method for producing the probe set of the present invention may use a technique known in the art. In preparation, it is only necessary to introduce an appropriate base (Α; Τ; G; C; universal base; or a random assembly of A, T, G, C) into a site corresponding to the mutation in the target nucleic acid. Any technique known in the technical field may be used for immobilization to the DNA array.
本発明の標的核酸の変異又は多型の検出方法は、 ディテクトプローブとリ フアレンスプローブとの組合せを用いない場合には、 プローブセッ卜が固相 化された D N Aアレイに対し、 標的核酸を、 当該プローブセット中の各プロ ーブと当該標的核酸との間のハイプリダイゼーションに最適の条件下で接触 し、 各プローブからのシグナルを定量し、 その後任意に、 当該プローブセッ ト中のプローブの T m平均値から +/- 1 0 °Cの温度上昇又は温度下降を行つ てから更にシグナルを定量することにより実施することができる。 ここで、 ハイブリダイゼーションの最適の条件は、 プロ一ブセット中の各プローブの T m値に基づいて求めることができ、 更にプローブの全塩基数を規定する n の値が 5乃至 1 8の範囲内にあることから、 各プローブの T m値は、 非常に 狭い範囲に集中していて、 仮に当初予想していた変異 Xが含まれておらず、 D N Aアレイにおいて、 1塩基ミスマッチ及び 2塩基ミスマッチを識別する 必要性が生じたとしても、 T m値から +/- 1 0 °Cという非常に狭い範囲で温度 を上昇又は下降してシグナルの再測定を行えばよい。 In the method for detecting a mutation or polymorphism of a target nucleic acid according to the present invention, when a combination of a detect probe and a reference probe is not used, the probe set is immobilized on a solid phase. The target nucleic acid is brought into contact with the DNA array under the optimal conditions for hybridization between each probe in the probe set and the target nucleic acid, and the signal from each probe is quantified. Thereafter, the temperature can be arbitrarily increased or decreased by +/− 10 ° C. from the Tm average value of the probes in the probe set, and the signal is further quantified. Here, the optimal conditions for hybridization can be determined based on the Tm value of each probe in the probe set, and the value of n, which defines the total number of bases in the probe, is within the range of 5 to 18. Therefore, the Tm value of each probe is concentrated in a very narrow range, does not include the mutation X that was originally expected, and the DNA array has a single-base mismatch and a two-base mismatch. If the need arises, the signal can be re-measured by raising or lowering the temperature within a very narrow range of +/- 10 ° C from the T m value.
本発明の標的核酸の変異又は多型の検出方法は、 ディテクトプローブとリ フアレンスプローブとの組合せを用いる場合には、 プローブセットが固相化 された D N Aアレイに対し、 標的核酸を、 当該プロ一ブセット中の各プロ一 ブと当該標的核酸との間のハイプリダイゼーションに最適の条件下で接触し, ディテクトプローブ及びリファレンスプローブのそれぞれにからのシグナル を定量して比較することにより実施できる。 実施例  In the method for detecting a mutation or polymorphism in a target nucleic acid according to the present invention, when a combination of a detect probe and a reference probe is used, the target nucleic acid is applied to a DNA array having a probe set immobilized thereon. The hybridization can be carried out by contacting the hybridization between each probe in a set and the target nucleic acid under optimal conditions, and quantifying and comparing signals from the detect probe and the reference probe, respectively. Example
プローブセットの設計  Probe set design
抑制遺伝子 P 5 3第 7ェクソン 2 3 7コドン第 3塩基対における 1塩基突然変 異(AT£→AT )の有無を、 2種類の培養細胞、すなわちヒトリンパ芽球細胞株 WTK1、 及び TK6の 2種類について検出を試みた。 WTK1は、 癌抑制遺伝子 p 5 3第 7ェク ソン 2 3 7コドン第 3塩基対に 1塩基突然変異 (AT →ATA) を持つが、 TK6は正 常 (AT :野生型) である。 まず、 検出すべき p 5 3第 7ェクソン 2 3 7コドン第 3塩基対を基点とし、それぞれ 5 ' 側および 3 ' 側の 10塩基のケ'ノム上の隣接配列 を含む、 表 7に記載されるような変異検出用プローブセットを設計し、 D N Aチ ップ上に固相化した。 表 7 実施例において使用し^ァThe presence or absence of a single nucleotide mutation (AT £ → AT) in the third base pair of the exon 2 of the repressor gene P53 3 was determined by the two types of cultured cells, namely the human lymphoblastoid cell lines WTK1 and TK6. An attempt was made to detect the type. WTK1 has a single-base mutation (AT → ATA) at the third base pair of exon 237 codon p53 of tumor suppressor gene p53, whereas TK6 is normal (AT: wild-type). First, the base sequence is described in Table 7, starting from the third base pair of p53 7th exon 2337 codon to be detected and containing 10 bases on the 5'-side and 10'-base 3'-side, respectively. Such a mutation detection probe set was designed and immobilized on a DNA chip. Table 7 Keys used in the examples
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標的核酸の調製
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Preparation of target nucleic acid
標的核酸の調製は、 以下のように行なった。 すなわちヒトリンパ芽球細胞株 Preparation of the target nucleic acid was performed as follows. Ie human lymphoblastoid cell line
WTK1および TK6の 2種類の細胞株からそれぞれゲノム DN Aを調製した。調製に はキアゲン社のゲノム DNA抽出キットを用いた。 つぎに調製したゲノム DNA それぞれを铸型とし、 末端蛍光標識プライマ一を用いて、 配列番号 28に示すよ うな変異部位を中央部に含む全長 98塩基からなる DNA断片を PCR法により 増幅した。 铸型 DNAはそれぞれ約 250 n gを用い、 5 ' 末端 F I T C標識プ ライマ一を 0. 8 Mになるように添加し、 PCRを 94°C/30秒→65°C/30 秒— 72°C/30秒で 40サイクル実施した後、 キアゲンカラム (QIAquick PCR purification kit) にて、 反応産物から蛍光標識プライマ一を除き、 標的核酸と した。 Genomic DNAs were prepared from two cell lines, WTK1 and TK6, respectively. A genomic DNA extraction kit from Qiagen was used for the preparation. Next, each of the prepared genomic DNAs was designated as type III, and a DNA fragment consisting of 98 bases in full length including a mutation site as shown in SEQ ID NO: 28 in the center was amplified by PCR using a terminal fluorescent labeling primer. Use about 250 ng of each type DNA DNA, add a 5'-end FITC-labeled primer to 0.8 M, and perform PCR at 94 ° C / 30 seconds → 65 ° C / 30 seconds-72 ° C After performing 40 cycles at / 30 seconds, the reaction product was subjected to removal of the fluorescent-labeled primer from the reaction product using a Qiagen column (QIAquick PCR purification kit) to obtain the target nucleic acid.
ハイブリダィゼ一ション及び各プローブにおけるハイブリダィゼーシヨン産物の つぎに WTK1および TK6細胞株につき調製した、 変異部位を含む 98塩基からな る末端蛍光標識 PC R産物を、 塩濃度 2XSSPE、 温度 55 nCの条件下でハイブリダ ィゼーション反応を実施した。 結果得られたハイブリダィゼーション画像を図 2 に示す。 ハイブリダィゼ一シヨン画像において、 G、 C、 A、 Tと示されている プローブスポットには、 それぞれリファレンスプローブ 1、 リファレンスプロ一 ブ 3、 ディテクトプローブ、 及びリファレンスプローブ 2が固相化されている。画 像解析の結果、野生型である ΤΚ6株由来の標的核酸を八イブリダィゼ一シヨンした 場合には、リファレンスプローブ 1における蛍光シグナル輝度が最も高く、一方、 1塩基突然変異 (AT →ATA) を持つ WTK1株由来の標的核酸をハイブリダィゼーシ ヨンした場合には、 ディテクトイプローブにおける蛍光シグナル輝度が最も高く 検出されたことから、 TK6は!) 5 3第 7ェクソン 2 3 7塩基において野生型を、 WTK1は AT →ATAの変異をもつことを明確に検出できた。 産業上の利用性 Following hybridization and hybridization products in each probe, the terminal fluorescence-labeled PCR product consisting of 98 bases including the mutation site, prepared for WTK1 and TK6 cell lines, was used at a salt concentration of 2XSSPE and a temperature of 55 nC. The hybridization reaction was performed under the following conditions. The resulting hybridization image is shown in FIG. In the hybridization images, probe spots indicated as G, C, A, and T have solid-phased reference probe 1, reference probe 3, detect probe, and reference probe 2, respectively. As a result of image analysis, target nucleic acids from wild-type 株 6 strains were isolated. In this case, the fluorescence signal brightness of the reference probe 1 was the highest, while when the target nucleic acid derived from the WTK1 strain having a single nucleotide mutation (AT → ATA) was hybridized, the Because the fluorescence signal brightness was highest, TK6! 5) It was possible to clearly detect the wild type at the 7th exon 23 7 bases, and that the WTK1 had an AT → ATA mutation. Industrial applicability
本発明は、 解析対象の種々の核酸配列に対して、 同一の条件下で正確に変異を 検出することを可能にするプローブセット、 及びそれを用いた変異検出方法を提 供する。 本発明は、 特に複数の変異が、 近接して標的核酸中に存在する場合であ つても、 それらを明確に識別することができるプローブセットを提供する。 The present invention provides a probe set that enables accurate detection of mutations in various nucleic acid sequences to be analyzed under the same conditions, and a mutation detection method using the same. The present invention particularly provides a probe set that can clearly identify a plurality of mutations even when they are present in close proximity in a target nucleic acid.
配列表 Sequence listing
く 110> Olympus Optical Co., Ltd. 110> Olympus Optical Co., Ltd.
<120> Probes for Detecting Mutation and SNPs, DNA Arrays with the Probes Immobilized, and Methods of Detecting Mutation and SNPs Using the Same <120> Probes for Detecting Mutation and SNPs, DNA Arrays with the Probes Immobilized, and Methods of Detecting Mutation and SNPs Using the Same
<130> 03P01006 <130> 03P01006
<160> 28 <160> 28
<210> SEQ ID NO:l <210> SEQ ID NO: l
く 211〉 32 C 211> 32
<212> DNA <212> DNA
<213> artificial sequence <400> 1  <213> artificial sequence <400> 1
atgccagata acttgacgat agccaagaac gc 32 atgccagata acttgacgat agccaagaac gc 32
<210> SEQ ID NO:2 <210> SEQ ID NO: 2
<211> 32 <211> 32
<212> DNA <212> DNA
く 213〉 artificial sequence く 400〉 2 K 213> artificial sequence K 400> 2
atgccagata actggacgat agccaagaac gc 32 atgccagata actggacgat agccaagaac gc 32
<210> SEQ ID NO:3 <210> SEQ ID NO: 3
く 211〉 32 C 211> 32
<212> DNA <212> DNA
<213> artificial sequence く 400〉 3 <213> artificial sequence C 400> 3
atgccagata acttgtcgat agccaagaac gc 32 atgccagata acttgtcgat agccaagaac gc 32
<210> SEQ ID N0:4 <210> SEQ ID N0: 4
く 211〉 15 C 211> 15
<212> DNA <212> DNA
く 213> artificial sequence <400> 4 213> artificial sequence <400> 4
tatcgtccag ttatc 15 く 210> SEQ ID N0:5 tatcgtccag ttatc 15 ku 210> SEQ ID N0: 5
く 211〉 15 C 211> 15
<212> DNA <212> DNA
<213> artificial sequence <400> 5  <213> artificial sequence <400> 5
tatcgtcaag ttatc 15 く 210〉 SEQ ID N0:6 tatcgtcaag ttatc 15 ku 210> SEQ ID N0: 6
く 211> 15 C 211> 15
〈212〉 DNA <212> DNA
く 213> artificial sequence <400> 6 213> artificial sequence <400> 6
tatcgtctag ttatc 15 <210> SEQ ID N0:7 <211> 15 く 212〉 DNA tatcgtctag ttatc 15 <210> SEQ ID N0: 7 <211> 15 ku 212> DNA
<213> artificial sequence <400> 7  <213> artificial sequence <400> 7
tatcgtcgag ttatc 15 tatcgtcgag ttatc 15
<210> SEQ ID N0:8 く 211〉 15 <210> SEQ ID N0: 8 <211> 15
<212> DNA <212> DNA
<213> artificial sequence く 400〉 8  <213> artificial sequence ku 400> 8
gctatcgaca agtta 15 gctatcgaca agtta 15
<210> SEQ ID N0:9 く 211> 15 <210> SEQ ID N0: 9 c 211> 15
く 212〉 DNA K 212> DNA
<213> artificial sequence く 400〉 9  <213> artificial sequence ku 400> 9
gctatcgtca agtta 15 く 210〉 SEQ ID NO:10 く 211〉 15 gctatcgtca agtta 15 ku 210> SEQ ID NO: 10 ku 211> 15
<212> DNA <212> DNA
<213> artificial sequence 〈400〉 10 gctatcggca agtta 15 <213> artificial sequence <400> 10 gctatcggca agtta 15
<210> SEQ ID N0:11 <210> SEQ ID N0: 11
<211> 15 <211> 15
<212> DNA <212> DNA
<213> artificial sequence <400> 11  <213> artificial sequence <400> 11
gctatcgcca agtta 15 gctatcgcca agtta 15
<210> SEQ ID N0:12 <210> SEQ ID N0: 12
く 211〉 32 C 211> 32
く 212〉 DNA K 212> DNA
<213> artificial sequence <400> 12  <213> artificial sequence <400> 12
atgccagata actggacgat agccaagaac gc 32 く 210〉 SEQ ID N0:13 atgccagata actggacgat agccaagaac gc 32 ku 210> SEQ ID N0: 13
く 211〉 32 C 211> 32
く 212〉 DNA K 212> DNA
<213> artificial sequence <400> 13  <213> artificial sequence <400> 13
atgccagata actggtcgat agccaagaac gc 32 atgccagata actggtcgat agccaagaac gc 32
<210> SEQ ID N0:14 <210> SEQ ID N0: 14
<211> 15 <211> 15
<212> DNA <213> artificial sequence <212> DNA <213> artificial sequence
〈220〉 <220>
<221> modified—base  <221> modified—base
<222> modified base 6  <222> modified base 6
く 223〉 universal bases (i (inosine), 5— nitroindole 2' deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2' deoxynucleoside)  223〉 universal bases (i (inosine), 5— nitroindole 2 'deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2' deoxynucleoside)
<400> 14 <400> 14
tatcgnccag ttatc 15 tatcgnccag ttatc 15
<210> SEQ ID NO:15 <210> SEQ ID NO: 15
<211> 15 <211> 15
く 212〉 DNA K 212> DNA
く 213〉 artificial sequence 213> artificial sequence
<220> <220>
<221> modified— base  <221> modified— base
く 222> modified base 6  K 222> modified base 6
く 223〉 universal bases (i (inosine), 5— nitroindole 2' deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2, deoxynucleoside)  223> universal bases (i (inosine), 5— nitroindole 2 'deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2, deoxynucleoside)
<400> 15 <400> 15
tatcgncaag ttatc 15 く 210〉 SEQ ID NO:16 tatcgncaag ttatc 15 ku 210> SEQ ID NO: 16
く 211〉 15 C 211> 15
<212> DNA <212> DNA
く 213〉 artificial sequence 213> artificial sequence
<220> <220>
<221> modified— base ycleoxnosi deu <221> modified— base ycleoxnosi deu
(yE Gy ve.al Dsaeinosine 2 deoxnuco : niO (yE Gy ve.al Dsaeinosine 2 deoxnuco: niO
ronleside1>Ole:  ronleside1> Ole:
Φ Φ
05
Figure imgf000032_0001
05
Figure imgf000032_0001
Figure imgf000032_0002
ypymosine 2 xnculeosidmtrorrol- I
Figure imgf000032_0002
ypymosine 2 xnculeosidmtrorrol- I
gg atcncta ttatc y.eol axnuceoside gg atcncta ttatc y.eol axnuceoside
( (ypy3 22 umval t>a;mosine12exnleo ; doicslae nitrolrrol 222if modie bd く 400〉 18 ((ypy3 22 umval t>a;mosine12exnleo; doicslae nitrolrrol 222if modie bd C 400> 18
gctatcgacn agtta 15 gctatcgacn agtta 15
<210> SEQ ID N0:19 <210> SEQ ID N0: 19
く 211〉 15 C 211> 15
く 212〉 DNA K 212> DNA
く 213〉 artmcial sequence Ku 213> artmcial sequence
<220> <220>
く 221> modified— base  221> modified—base
く 222〉 modified base 10  K 222> modified base 10
<223> universal bases (i (inosine), 5— nitroindole 2' deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2 deoxynucleoside) く 400〉 19  <223> universal bases (i (inosine), 5— nitroindole 2 'deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2 deoxynucleoside) 400> 19
gctatcgtcn agtta 15 く 210〉 SEQ ID NO:20 gctatcgtcn agtta 15 ku 210> SEQ ID NO: 20
<211> 15 <211> 15
く 212〉 DNA K 212> DNA
く 213〉 artificial sequence 213> artificial sequence
<220> <220>
<221> modified一 base  <221> modified one base
<222> modified base 10  <222> modified base 10
く 223> universal bases (i (inosine), 5 - nitroindole 2, deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2' deoxynucleoside) く 400〉 20  223> universal bases (i (inosine), 5-nitroindole 2, deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2 'deoxynucleoside) 400> 20
gctatcggcn agtta 15 <210> SEQ ID NO:21 gctatcggcn agtta 15 <210> SEQ ID NO: 21
く 211〉 15 C 211> 15
く 212> DNA 212> DNA
<213> artificial sequence  <213> artificial sequence
<220> <220>
く 221> modified一 base  221> modified one base
ぐ 222> modified base 10  Gang 222> modified base 10
く 223〉 universal bases (i (inosine), 5-nitroindole 2' deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2' deoxynucleoside)  223〉 universal bases (i (inosine), 5-nitroindole 2 'deoxynucleoside, 3-nitropyrrole 2' deoxynucleoside)
<400> 21 <400> 21
gctatcgccn agtta 15 gctatcgccn agtta 15
<210> SEQ ID NO:22 <210> SEQ ID NO: 22
く 211> 32 C 211> 32
く 212〉 DNA K 212> DNA
く 213〉 artificial sequence く柳〉 22 Ku 213> artificial sequence Kuyanagi> 22
atgccagata actggacgat agccaagaac gc 32 く 210〉 SEQ ID NO:23 atgccagata actggacgat agccaagaac gc 32 ku 210> SEQ ID NO: 23
く 211〉 32.  C 211> 32.
く 212〉 DNA  K 212> DNA
く 213> artificial sequence <400> 23  213> artificial sequence <400> 23
atgccagata actggtcgat agccaagaac gc 32 <210> SEQ ID NO:24 く 211> 21 atgccagata actggtcgat agccaagaac gc 32 <210> SEQ ID NO: 24 K 211> 21
<212> DNA <212> DNA
<213> artificial sequence <400> 24  <213> artificial sequence <400> 24
aactgttaca tatgtagttg t 21 aactgttaca tatgtagttg t 21
<210> SEQ ID NO:25 <211> 21 <210> SEQ ID NO: 25 <211> 21
<212> DNA <212> DNA
く 2'13> artificial sequence <400> 25 2'13> artificial sequence <400> 25
aattgttaca catgtagttg t 21 aattgttaca catgtagttg t 21
<210> SEQ ID NO:26 く 211〉 21 <210> SEQ ID NO: 26 211> 21
<212> DNA <212> DNA
く 213> artificial sequence 〈400〉 26 213> artificial sequence <400> 26
aactgttaca aatgtagttg t 21 く 210> SEQ ID NO:27 く 211〉 21 aactgttaca aatgtagttg t 21 ku 210> SEQ ID NO: 27 ku 211> 21
く 212> DNA 212> DNA
く 213> artificial sequence く 400〉 27 213> artificial sequence C 400> 27
aactgttaca gatgtagttg t 21 く 210〉 SEQ ID NO:28 aactgttaca gatgtagttg t 21 ku 210> SEQ ID NO: 28
<211> 98 <211> 98
く 212〉 DNA K 212> DNA
<213> homo sapiens く 400〉 28 <213> homo sapiens ku 400> 28
tggctctgaa tgtaccacca tccactacaa ctacatgtgt aacagttcct gcatgggcgg 60 catgaaccgg aggcccatcc tcaccatcat cacactgg 98 tggctctgaa tgtaccacca tccactacaa ctacatgtgt aacagttcct gcatgggcgg 60 catgaaccgg aggcccatcc tcaccatcat cacactgg 98

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1. 塩基配列中の変異又は多型を検出するためのプローブセットであつ て、 1. a probe set for detecting a mutation or polymorphism in a nucleotide sequence,
当該プローブセット中の少なくとも 1のプロ一ブは、 At least one probe in the probe set is
当該プローブの全塩基数 Nが奇数の場合 (N== 2 n + 1、 nは自然数であ る ;以下同じ) には、 プローブの中心の塩基 (両末端から n +1番目) に、 標 的配列中に存在する変異 Xと相補的な塩基 aが配され、 又は  When the total number of bases N of the probe is odd (N == 2n + 1, where n is a natural number; the same applies hereinafter), the target is the base at the center of the probe (n + 1th from both ends). A base a complementary to the mutation X present in the target sequence is arranged, or
当該プローブの全塩基数 Nが偶数の場合 (N= 2 n + 2) には、 その中心の 二つの塩基 (5 ' 末端及び 3 ' 末端からそれぞれ n+1番目) の何れか一方の 塩基に、 標的配列中に存在する変異 Xと相補的な塩基 aが配され;且つ  If the total number of bases N of the probe is even (N = 2n + 2), then the probe will be assigned to any one of the two bases at the center (n + 1th from the 5 'end and 3' end, respectively). A base a complementary to the mutation X present in the target sequence is arranged;
当該変異 Xに相補的な塩基 aの 5 ' 末端側配列、 及び 3 ' 末端側配列は、 共 に当該標的配列と完全に相補的である配列を含んでいる  Both the 5 ′ terminal sequence and the 3 ′ terminal sequence of base a complementary to the mutation X include a sequence that is completely complementary to the target sequence.
ことを特徴とするプロ一ブセット。 A probe set characterized by the following.
2. 標的配列中に変異 X以外の変異 Yが少なくとも 1つ含まれる可能性 のある楊合に、 前記の各プローブが、 当該変異 Yの塩基の種類に依存せずに 当該変異 Yの塩基 bと塩基対を形成するユニバーサル塩基 Zを当該変異 Yに 対応した部位に有している  2. When there is a possibility that the target sequence may contain at least one mutation Y other than the mutation X, each of the above-mentioned probes can be used without depending on the type of the base of the mutation Y. Has a universal base Z that forms a base pair with the mutation Y
ことを特徴とする請求項 1に記載のプローブセット。 The probe set according to claim 1, wherein:
3. 標的配列中に変異 X及び変異 Y (p = 1~q) は、 変異 X以外の変異の 数に対応した 1以上の整数) がある場合に使用するプローブセットであって、 下記の (1) 及び (2) : 3. Mutation X and mutation Y ( p = 1 to q ) are probe sets to be used when there are mutations other than mutation X in the target sequence (1 or more integers corresponding to the number of mutations other than mutation X). 1) and (2):
( 1 ) 当該変異 X又は当該変異 Xによる多型を検出するためのプローブで あって、 当該変異 Xと相補的な塩基 aを当該変異 Xに対応した部位に有し、 当 該変異 Y (p = 1~q) のうちの少なくとも 1つの変異に対応した部位に、 当該少 なくとも 1つの変異の塩基の種類に依存せずに当該少なくとも 1つの変異に おける塩基と塩基対を形成するユニバーサル塩基 Zを有する、 変異 X検出用 プローブ;及び (1) a probe for detecting the mutation X or a polymorphism caused by the mutation X, which has a base a complementary to the mutation X at a site corresponding to the mutation X, and wherein the mutation Y ( p = 1 to q ) at a site corresponding to at least one mutation, a universal base that forms a base pair with the base in the at least one mutation without depending on the type of base of the at least one mutation A probe for detecting mutation X having Z; and
(2) 当該変異 Y (p = lq) 中の少なくとも一つの変異又は当該少なくとも 一つの変異による多型を検出するための変異又は多型の検出用プローブ、 又 は変異もしくは多型の検出用プロ一ブセットであって、 (2) At least one mutation or at least one of the mutations Y ( p = l to q ) A probe for detecting a mutation or polymorphism for detecting a polymorphism due to one mutation, or a probe set for detecting a mutation or polymorphism,
当該変異 Y ( p = 1~ q ) 中の少なくとも一つの変異に対応した部位に、 当該変 異の塩基と相補的な塩基を有し、 当該変異 X、 及び当該変異 Y ( p =q ) 中の 少なくとも一つの変異以外の変異に対応する部位の少なくとも 1つの部位に ユニバーサル塩基 zを有するプローブ又はプローブセット ; The mutation Y at portions corresponding to at least one of the mutations (p = 1 ~ q) in having a complementary base and base of the mutation, the mutated X, and the mutation Y (p = Bok q) A probe or probe set having a universal base z in at least one site corresponding to a mutation other than at least one mutation therein;
を含むことを特徴とするプローブセット。 A probe set, comprising:
4 . 前記のユニバーサル塩基 Zが、 イノシン、 5 -ニトロインド一ル、 及 び 3 -ニトロピロールからなる群より選択されることを特徴とする請求項 2 又は 3に記載のプローブセット。  4. The probe set according to claim 2, wherein the universal base Z is selected from the group consisting of inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrole.
5 . 標的配列中に変異 X以外の変異 Yが少なくとも 1つ含まれる可能性 のある場合に、 前記の各プローブが、 当該変異 Yに対応する部位において、 アデニン、 グァニン、 シトシン、 及び、 チミンの何れのヌクレオチドをもラ ンダムに含ませたプローブ分子の集合体であることを特徴とする請求項 1に 記載のプローブセット。  5. When there is a possibility that at least one mutation Y other than the mutation X is included in the target sequence, each of the above-mentioned probes may be used to generate adenine, guanine, cytosine, and thymine at a site corresponding to the mutation Y. 2. The probe set according to claim 1, wherein the probe set is an aggregate of probe molecules in which each nucleotide is randomly included.
6 . 標的配列中に変異 X及び変異 Y ( p = 1~ ^ ( qは、 変異 X以外の変異の 数に対応した 1以上の整数) がある場合に、 前記の各プローブが、 当該変異 Y ( p = l~ q ) のうちの少なくとも 1つの変異に対応した部位において、 アデ二 ン、 グァニン、 シトシン、 及び、 チミンの何れのヌクレオチドをもランダム に含ませたプロ一ブ分子の集合体であることを特徴とする請求項 1に記載の プローブセッ h o 6. If the target sequence contains a mutation X and a mutation Y ( p = 1 to ^ (q is an integer of 1 or more corresponding to the number of mutations other than the mutation X), the probe ( p = l to q ) at a site corresponding to at least one mutation, a probe molecule assembly containing any of adenine, guanine, cytosine, and thymine nucleotides at random. 2. The probe set according to claim 1, wherein
7 . 前記の変異 X、 及び前記の変異 Y又は前記の変異 Y ( p =q )中の少な くとも一つの変異との間に、 0乃至 1 0個の塩基が存在することを特徴とす る請求項 2乃至 6の何れか一項に記載のプロ一ブセット。 7. The mutations X, and between the mutation Y or the mutation Y (p = Bok q) least one mutation in, and characterized in that 0 to 1 0 bases are present The probe set according to any one of claims 2 to 6.
8 . 請求項 1に記載のプローブセット中の少なくとも 1のプローブ (以下, ディテクトプローブと呼ぶ) 、 及び、 前記の変異 Xに対応する部位において ミスマッチを生じ、 それ以外の領域においては当該ディテクトプローブと同 一の配列を有する少なくとも 1のプローブ (以下、 リファレンスプローブと 呼ぶ) からなるプロ一ブセット。 8. At least one probe in the probe set according to claim 1 (hereinafter, referred to as a detect probe), and a mismatch is generated at a site corresponding to the mutation X, and in the other region, the mismatch occurs with the detect probe. A probe set comprising at least one probe having the same sequence (hereinafter, referred to as a reference probe).
9. 請求項 2乃至 7の何れか一項に記載のプロ一ブセッ卜中の少なくと も 1のプローブ (ディテク卜プローブ) 、 及び、 前記の変異 Xに対応する部 位においてミスマッチを生じ、 更に前記の変異 Y、 又は前記の変異 Y (p = 1~q) 中の少なくとも一つの変異以外の変異の少なくとも 1つに対応する部位にお いてユニバーサル塩基 Zを含み、 それ以外の領域においては、 当該ディテク トプローブと同一の配列を有する少なくとも 1のプローブ (リファレンスプ ローブ) からなるプロ一ブセット。 9. A mismatch occurs in at least one probe (detector probe) in the probe set according to any one of claims 2 to 7 and a site corresponding to the mutation X, and A universal base Z at a site corresponding to at least one of the mutation Y or at least one mutation other than at least one of the mutations Y ( p = 1 to q ); in the other region, A probe set consisting of at least one probe (reference probe) having the same sequence as the detectable probe.
1 0. 前記のユニバーサル塩基 Zが、 イノシン、 5-ニトロインドール、 及び 3-二ト口ピロールからなる群より選択されることを特徴とする請求項 9に記載のプローブセッ卜。  10. The probe set according to claim 9, wherein the universal base Z is selected from the group consisting of inosine, 5-nitroindole, and 3-nitropyrrole.
1 1. 請求項 2乃至 7の何れか一項に記載のプローブセット中の少なく とも 1のプローブ (ディテクトプローブ) 、 及び、. 前記の変異 Y、 又は前記 の変異 Y (p = 1~q)中の少なくとも一つの変異以外の変異の少なくとも 1つに 対応する部位において、 アデニン、 グァニン、 シトシン、 及びチミンの何れ のヌクレオチドをランダムに含ませたプロ一ブ分子の集合体 (リファレンス プローブ) からなるプローブセット。 1 1. At least one probe (detection probe) in the probe set according to any one of claims 2 to 7, and the mutation Y or the mutation Y ( p = 1 to q). At a site corresponding to at least one of the mutations other than at least one of the above, consisting of a probe molecule assembly (reference probe) randomly containing any nucleotide of adenine, guanine, cytosine, and thymine. Probe set.
1 2. 前記プローブセット中の各プローブの全塩基数 (N= 2 n +1、 又 は N= 2 n + 2) を規定する nが 5乃至 1 8の範囲内にあり、 その結果、 当該 各プローブの Tmが所望の値 +/- 1 0 °Cの範囲に含まれていることを特徴と する、 請求項 1乃至 7の何れか一項に記載のプローブセット。  1 2. n, which defines the total number of bases (N = 2n + 1 or N = 2n + 2) of each probe in the probe set, is in the range of 5 to 18; The probe set according to any one of claims 1 to 7, wherein the Tm of each probe falls within a desired value range of +/- 10 ° C.
1 3. 前記プローブセット中の各プローブの全塩基数 (N= 2 n + 1、 又 は N= 2 n + 2) を規定する nが 5乃至 1 8の範囲内にあり、 その結果、 当該 各プローブの Tmが所望の値 +/- 1 0 °Cの範囲に含まれていることを特徴と する、 請求項 8乃至 1 1の何れか一項に記載のプローブセット。  1 3. n, which defines the total number of bases (N = 2n + 1 or N = 2n + 2) of each probe in the probe set, is in the range of 5 to 18; The probe set according to any one of claims 8 to 11, wherein the Tm of each probe falls within a desired value range of +/- 10 ° C.
1 4. 請求項 1乃至 1 3の何れか一項に記載のプローブセットが、 固相化 された DN Aアレイ。  1 4. A DNA array on which the probe set according to any one of claims 1 to 13 is immobilized.
1 5. 請求項 1乃至 7、 及び 1 2の何れか一項に記載のプローブセットが 固相化された DNAアレイに対し、 標的核酸を、 当該プローブセット中の各 プローブと当該標的核酸との間のハイブリダィゼ一シヨンに最適の条件下で 接触させ、 各プローブからのシグナルを定量し、 その後任意に、 当該プロ一 ブセット中のプローブの T m平均値から +/- 1 0 °Cの温度上昇又は温度下降 を行ってから更にシグナルを定量することを特徴とする、 標的核酸中の変異 又は多型の検出方法。 1 5. A DNA array on which the probe set according to any one of claims 1 to 7 and 12 is immobilized, wherein a target nucleic acid is separated from each probe in the probe set and the target nucleic acid. Under optimal conditions for hybridization between Contact, quantitate the signal from each probe, and optionally further raise or lower the temperature by +/- 10 ° C from the average Tm of the probes in the probe set, and then further quantify the signal A method for detecting a mutation or polymorphism in a target nucleic acid, comprising:
1 6 . 請求項 8乃至 1 1、 及び 1 3の何れか一項に記載のプローブセット が固相化された D N Aアレイに対し、 標的核酸を、 当該プローブセット中の 各プローブと当該標的核酸との間のハイプリダイゼ一ションに最適の条件下 で接触させ、 ディテクトプロ一ブ及びリファレンスプローブのそれぞれにか らのシグナルを定量して比較することを特徴とする、 標的核酸中の変異又は 多型の検出方法。  16. A DNA array on which the probe set according to any one of claims 8 to 11, and 13 is immobilized, wherein a target nucleic acid is selected from each probe in the probe set and the target nucleic acid. Contacting the hybridization under optimal conditions during the reaction, and quantifying and comparing the signals from the detect probe and the reference probe, respectively. Detection method.
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